Công thức tính thời gian thanh trùng

Lấy từ “//vi.wikipedia.org/w/index.php?title=Thanh_trùng&oldid=68366016”

You're Reading a Free Preview
Pages 7 to 18 are not shown in this preview.

You're Reading a Free Preview
Page 22 is not shown in this preview.

You're Reading a Free Preview
Pages 26 to 34 are not shown in this preview.

You're Reading a Free Preview
Pages 7 to 10 are not shown in this preview.

You're Reading a Free Preview
Pages 14 to 22 are not shown in this preview.

You're Reading a Free Preview
Pages 29 to 47 are not shown in this preview.

You're Reading a Free Preview
Pages 51 to 53 are not shown in this preview.

You're Reading a Free Preview
Pages 57 to 59 are not shown in this preview.

Published on Jan 28, 2017

Vinh Phan

Follow this publisher - current follower count:0

Chuyên đề thiết bị bảo quản - chế biên nông sản thực phẩm1.Đặt vấn đề Nước ta là một nước đi lên từ nền sản xuất nông nghiệp lạc hậu, bị chiếntranh tàn phá dặc biệt là trước năm 1975. Cho nên sau khi dành được độc lập1986 Đảng và Nhà nước đã đưa ra chủ trương đưa nên nông nghiệp pháttriển theo hướng CNH-HĐH. Phấn đấu đến năm 2020 về cơ bản nước ta làmột nước công nghiệp. Mỡ đầu là sự thắng lợi lớn trong sự kiện gia nhập tổchức thương mại quốc tế WTO.Trong những năm gần đây nền kinh tế nước ta dang ngày một phát triển đilên điều đó đã kéo theo đời sống nhân dân ngày càng được nâng cao. Tổngthu nhập GDP trên một đầu người là 640 USD [2005]. Khi mà đời sống củangười dân được nâng cao thì vấn đề sức khỏe là mối quan tâm hàng đầu.Điều mà người dân quan tâm nhất là được sử dụng thực phẩm an toàn vàsạch. Vì thế ngành chế biến bảo quản nông sản thực phẩm ngày càng đượcchú trọng và phát triển. Trong đó vấn đề thanh trùng sản phẩm được quantâm hàng đầu. Vậy thanh trùng sản phẩm là gi? “ Thanh trùng là quá trình tiêu điệt các loại vi khuẩn có hại trong sản phẩm.Trong dây chuyền công nghệ - chế biến bảo quản thực phẩm thanh trùng làkhâu quan trọng có tác dụng quuyết định tới khả năng bảo quản nông sảnthực phẩm và chất lượng của sản phẩm” Thanh trùng được áp dụng phổ biến trong các ngành công nghệ sản xuấtđồ hộp, rau quả, thịt cá và sữa Thanh trùng có thể được thực hiện trướchoặc sau khi chế biến, có thể trực tiếp hoặc gián tiếp. Trong chuyên đề nàyTôi sẽ làm rõ hơn vấn đề: “ Cơ sỡ lý thuyết của quá trình thanh trùng, lýthuyết tính toán cho thiết bị thanh trùng sản phẩm không đóng gói, sựkhác và giống nhau khi thanh trùng sản phẩm đóng gói.”2. Đối tượng và phương pháp nghiên cứu 2.1. Đối tượng nghiên cứuThanh trùng sản phẩm và thiết bị thanh trùng sản phẩm không đóng gói 2.2. Phương pháp nghiên cứu- Phương pháp thu thập dữ liệu trên cơ sỡ lý thuyết- Phương pháp dùng hình ảnh minh họa 3. Nội dung nghiên cứu3.1. Lý thuyết tính toán một số thiết bị thanh trùng 3.1.1. Thiết bị thanh trùng sản phẩm không đóng gói a] Tính toán nhiệt họcĐối với thiết bị thanh trùng trực tiếp dạng bản mỏng hay dạng trốngparabol dùng để thanh trùng sữa, nước quả thì chế độ nhiệt của quá trìnhđốt nóng, diện tích bề mặt đốt nóng, năng suất máy được tính toán theophương trình vi phân của quá trình truyền nhiệt.Qs Cs dts=k[th – ts]dF [1]1Chuyên đề thiết bị bảo quản - chế biên nông sản thực phẩmQs - lưu lượng sữa chảy trong máy, kg/hCs - nhiệt dung riêng của sữa, kcal/kg.oCk - hệ số truyền nhiệt, kcal/m2. h.oC th - nhiệt độ của hơi nước, oC; ts - nhiệt độ sữa ở thời điểm đang xét, oC;dF - diện tích bề mặt đốt nóng ở thời điểm đang xét, m2Mối quan hệ giữa chế độ nhiệt của máy và diện tích bề mặt đốt nóngđược thể hiện trên đồ thị [hình 1]. Hình 1. Đồ thị sự phụ thuộc nhiệt độ sữa vào diện tích bề mặt đốt nóngPhương trình vi phân [1] có thể viết dưới dạng:dFCQkttdtssshs=− [2]Tích phân 2 vế phương trình [2] trong giới hạn nhiệt độ sữa ban đầutsđ và cuối tsc ứng với diện tích bề mặt đốt nóng từ 0 ÷ F, ta có ssschsdhCQkFtttt=−−ln [3]Từ đây ta rút ra: F=schsdhssttttkCQ−−ln [4]2Chuyên đề thiết bị bảo quản - chế biên nông sản thực phẩmb] Tính toán các thông số cơ bản của thiết bị thanh trùng kiểu trống- Xác định độ cao nâng sữa Đối với máy thanh trùng sữa kiểu trống parabol, khi trống quay, do lựcly tâm đã dồn ép sữa theo khe hở giữa trống và áo trống lên phía trên, khiđó tiết diện mặt cắt dọc của sữa trong khe hở cũng có dạng parabol [hình2].Độ cao nâng sữa lý thuyết được xác địnhtheo công thức sau: Hlt = h + ho [5]h - độ cao từ đáy tới miệng trống, m; ho - độ cao chảy tự do của sữa khi ra khỏimiệng trống. Độ cao nâng sữa được xác định theo côngthức thuỷ lực học như sau: Hlt=900.222222gnRgvπ= [6]Trong đó:v- vận tốc vòng của đầu cánh gạt sữa, m/s;g- gia tốc trọng trường, m/s2; R- bán kính đầu cánh gạt sữa ở miệngtrống, m;n - số vòng quay của trống, v/ph;Hình 2. Sơ đồ tínhtoán độ cao nâng sữa Độ cao nâng sữa thực tế Htt thường nhỏ hơn độ cao nâng sữa lýthuyết một đại lượng tổn thất áp suất Σhđ = 0,2 ÷ 0,5m vì phải khắc phụclực cản chuyển động của sữa trong khe hở giữa trống và áo trống: Htt = Hlt - Σhđ [7]Từ công thức [6] ta có thể xác định được số vòng quay cần thiết củatrống để nâng sữa tới độ cao Hlt là: n =ltgHR230π [8]- Lực tác động vào thân máy thanh trùng Lập hệ trục toạ độ Oxy [hình 2]. Trục Ox ghi giá trị biến thiên bánkính từ mặt chất lỏng tới trục quay, trục Oy ghi biến thiên độ cao nângsữa. 3Chuyên đề thiết bị bảo quản - chế biên nông sản thực phẩmXét một phần tử sữa tại điểm M bấtkỳ trong khe ép, có kích thước dx, dycách trục quay một đoạn là x. Lực lytâm tác động vào phần tử vi phân củachất lỏng là: Flt= ma =2πxdxdyρω2xm- khối lượng của phần tử chấtlỏng, m=2πxdxdyρρ- mật độ chất lỏng: ρ=gγ γ- trọng lượng riêng của chất lỏng,N/m3, g- gia tốc trọng trường, m/s2a - gia tốc li tâm: a = ω2xHình 3. Sơ đồ tính toán lực tácđộng vào thân và nắp máy thanhtrùngω - vận tốc góc quay của trống, s-1Lực này được phân bố trên bề mặt vành đai có diện tích F = 2πxdy, sẽtạo nên áp suất ly tâm:dp =xdxgFFlt2ωγ=[9]Lấy tích phân phương trình [9] trong giới hạn từ 0 ÷ p và từ x ÷ R taxác định được áp suất ly tâm tác động vào áo trống:[ ]2222xRgp −ωγ=[10]Xuất phát từ điều kiện bền của thành áo trống: pR=[σ]δ Ta rút ra: δ=][σPR[11][σ] - ứng suất cho phép, N/m2;δ - chiều dày áo trống, m.- Lực tác động lên nắp máy thanh trùngNắp máy thanh trùng phải chịu áp suất tác động từ dưới lên do cột ápchảy tự do khi chất lỏng theo khe hở vượt lên khỏi miệng trống. Tại điểmM ta có:tgϕ = gxgamgmadxdy2ω=== [12]4Chuyên đề thiết bị bảo quản - chế biên nông sản thực phẩm ϕ - góc hợp bởi đường tiếp tuyến với đường parabol tại điểmđang xét và trục Ox.Từ phương trình [12] ta có: dy =xdxg2ω[13]Tích phân phương trình [13] trong giới hạn từ y ÷ H và x ÷ R, ta được:H – y =][2222xRg−ω[14]Tại nắp ứng với y = h và x = ro, ta có: H – h =][2022rRg−ω[15]Trên sơ đồ ta thấy H – h = ho, vì vậy:ho =][2022rRg−ω[16]áp suất chất lỏng tác dụng lên nắp máy theo phương trình thẳng đứnggiới hạn bởi hình vành khăn có bán kính r thay đổi trong giới hạn từ ro ÷R.áp suất này được tạo nên do lực ly tâm ép chất lỏng theo khe hở lên phíatrên. Do khe hở chứa chất lỏng nhỏ, ta có thể coi áp suất phân bố trên phântố thể tích đều theo các phương, vì vậy áp suất tác động lên nắp máy có thểlấy gần đúng bằng áp suất ly tâm, nghĩa là:p = ][2222orrg−γω[17]Lực tác động vào vi phân diện tích hình vành khăn theo phương thẳngđứng là:dP = pFv = p.2πrdr = ][2022rrg−γωπrdr [18]Thực hiện phép tích phân phương trình [18] trong giới hạn từ 0 ÷ P và r ÷R, ta xác định được lực tác động lên nắp máy:P = ][22022rrg−γω[R2 – r02]2[19]Thay giá trị h0 từ phương trình [16] vào [19], ta được:P = 22ωπγogh[20]Để nắp máy được giữ chặt với thân cần bố trí các vít sao cho đủ chốngđược lực P.5Chuyên đề thiết bị bảo quản - chế biên nông sản thực phẩm3.1.2. Thiết bị thanh trùng sản phẩm đóng góiQuá trình thanh trùng các sản phẩm đóng gói đồ hộp như hộp sắt, chai,can được tiến hành theo trình tự như sau:Đưa đồ hộp vào thiết bị thanh trùng, nâng nhiệt độ sản phẩm và thiết bịtừ nhiệt độ bình thường đến nhiệt độ thanh trùng và giữ ở nhiệt độ đó trongmột thời gian nhất định, sau đó hạ nhiệt độ xuống 30 ÷ 500C và lấy đồ hộp rakhỏi thiết bị.Mỗi loại đồ hộp đều có chế độ thanh trùng riêng và được được biểu diễntheo các ký hiệu chung sau đây, còn gọi là “công thức” thanh trùng:PtCBA0−−[21]A- thời gian nâng nhiệt độB- thời gian giữ nhiệt độC- thời gian hạ nhiệt đột0- nhiệt độ thanh trùng P- áp suất đối kháng được tạo ra để cho hộp khỏi bị phồng hoặc bậtnắp.Ví dụ 1: Công thức thanh trùng nước nhãn đường trong hộp số 10 là:Co10015135−−Công thức trên được hiểu như sau: nhiệt độ thanh trùng sản phẩm là1000C, thời gian nâng nhiệt độ trong thiết bị từ khi cho hộp vào đến khi đạtđược nhiệt độ thanh trùng là 5 phút, sau đó giữ ở nhiệt độ ấy trong thời gian13 phút và làm nguội sản phẩm trong thiết bị xuống nhiệt độ 40 ÷ 500C trongthời gian 15 phút.Ví dụ 2: Công thức thanh trùng đậu Côve trong lọ thuỷ tinh CKO-83 códung tích 0,5lít là:5,2120252525Co−−Nhiệt độ thanh trùng là 1200C, thời gian nâng nhiệt độ, giữ nhiệt độ và hạnhiệt độ là 25 phút, áp suất đối kháng tạo ra trong thiết bị là 2,5 at.Để xác lập được chế độ thanh trùng thích hợp đối với từng loại sản phẩmcần phải lựa chọn nhiệt độ thanh trùng và thời gian thanh trùng thích hợp.Nhiệt độ thanh trùng được lựa chọn dựa vào loại vi sinh vật và môitrường có độ pH mà vi sinh vật đó tồn tại và phát triển. Khi pH > 4,5 như đồhộp thịt, cá, sữa thì cần thanh trùng ở nhiệt độ cao khoảng 100 ÷ 1210C. KhipH < 4,5 như đồ hộp rau quả, cà chua, rau dầm dấm,… cần thanh trùng ởnhiệt độ thấp, khoảng 80 ÷ 1000C.Thời gian thanh trùng đồ hộp được xác định như sau:τ = τ1 + τ2 [22]6Chuyên đề thiết bị bảo quản - chế biên nông sản thực phẩmτ- thời gian thanh trùng.τ1- thời gian truyền nhiệt từ môi trường đun nóng vào trung tâmhộp phụ thuộc vào kích thước và hình dáng hộp. Ví dụ, với hộp hình trụ:τ1 = A[8,3 HD +D]2 [23]A- hệ số thực nghiệmH, D- chiều cao và đường kính ngoài của hộp, m.τ2- thời gian tiêu diệt vi trùng phụ thuộc vào nhiệt độ thanh trùng,số lượng và loại vi sinh vật có trong hộp. Khi nhiệt độ thanh trùng cao thìthời gian τ2 ngắn và ngược lại. Mặt khác, khi số lượng vi sinh vật nhiều vàloại vi sinh vật khó tiêu diệt thì thời gian tiêu diệt càng dài. Quan hệ giữathời gian tiêu diệt τ2 và số lượng vi sinh vật x được biểu diễn bằng phươngtrình vi phân:2τddx= - kx [24]k- hệ số tỷ lệ phụ thuộc vào loại vi sinh vật và tính chất đồ hộp. Sau khi thực hiện tích phân ta được:τ2 = mMkln1[25]M- số lượng vi sinh vật ban đầu;m- số lượng vi sinh vật sau thời gian tiêu diệt τ24.Kết luận và kiến nghị4.1. Kết luận Sau quá trình thực hiện chuyên đề Tôi có nhưng nhận xét như sau:- Việc áp dụng các nguyên lý và số liệu tính toán vào công nghệ thanh trùngtrong thực tiển là phù hợp.- Do thời gian hạn chế và năng lực thực hiện nên còn có nhiều thiếu sót.- Do việc khảo sát thực nghiệm còn ít nên chuyên đề còn mang nặng tính lýthuyết. 4.2. Kiên nghịTrong những năm gần đây ngành chăn nuôi bò sữa ngày càng được quantâm cho nên vấn đề than h trùng và bao tiêu sản phẩm cho người dân rất làcần thiết. Cần phải nghiên cứu cà chế tạo ra nhiêu máy móc trang thiết bịphục vụ cho công nghiệp, đưa khoa học kỹ thuật đến với từng người dân 7