Chương 2
THIẾT KẾ PHÂN XƯỞNG SẢN XUẤT
2.1. Quy trình công nghệ
Trang 13
Trang 14
Kiểm tra/chuẩn hoá
Trích ly
Lựa chọn
Rửa bã
Nghiền
Tẩy màu
Lọc
Cô đặc
Kết tủa pectin
Tách kết tủa
Nước,aci
d
Cồn
Bã
Than hoạït
tính
Dòch
chiết
Rửa kết tủa
Bã cam
chanh
Bã
Ép kết tủa
Đường/
muối đệm
Bao bì

Nghiền, rây
Đóng gói
Pectin
bột
Xay nghiền
Sấy
2.2 Thuyết minh quy trình sản xuất pectin
2.1.1. Nguyên liệu sản xuất pectin
Nguyên liệu sản xuất pectin là bã cam, chanh từ quy trình sản xuất nước ép trái cây
của nhà máy. Bã cam, chanh được lựa chọn, phân loại rồi đưa vào quy trình sản
xuất pectin.
Bảng 2.1: Thành phần hoá học của nguyên liệu cam [14]
Nước Chất khô Pectin
76% 24% 4%
2.1.2. Lựa chọn nguyên liệu
Mục đích: Nhằm loại bỏ những nguyên liệu không đạt yêu cầu như là bã bò
mốc, hư hỏng, thối …
Phương pháp thực hiện: thủ công, công nhân sẽ tập trung lựa chọn nguyên liệu
bằng tay rồi chuyển nguyên liệu đạt yêu cầu sang khâu rửa.
2.1.3. Rửa bã
Mục đích
Nhằm loại bỏ những tạp chất trong bã, khử đắng và tách hạt.
Loại bỏ những tạp chất cơ học như cát, sỏi giúp nâng cao chất lượng
sản phẩm và tránh làm hỏng thiết bò ở các công đoạn tiếp theo.
Biến đổi
Vật lý: Loại bỏ tạp chất cơ học.
Hoá học: Tổn thất một phần pectin hoà tan.
Vi sinh: Loại bớt một phần vi sinh vật có trong nguyên liệu.
Thiết bò: Thiết bò rửa xối tưới.
2.1.4. Xay nghiền bã

Mục đích: Xé bã nhỏ hơn, chuẩn bò cho quá trình trích ly (tăng hiệu quả trích
ly).
Biến đổi
Trang 15
Vật lý: Giảm kích thước nguyên liệu.
Thiết bò: Thiết bò cắt dao cong.
2.1.5. Trích ly
Mục đích: Khai thác, nhằm trích ly triệt để pectin có trong nguyên liệu.
Phương pháp thực hiện: Trích ly ngược dòng.
 Điều kiện trích ly: pH = 3, t
o
(nhiệt độ) = 90
o
C, τ
(thời gian) = 5h.
Dung môi sử dụng là nước nóng có pha dung dòch acid HCl loãng
(nồng dộ dung dòch HCl là 2%).
Biến đổi
Hoá lý: Pectin khuếch tán từ bã vào dung môi.
Hoá học: Xảy ra sự thuỷ phân protopectin thành pectin do tác dụng
của acid.
Thiết bò: Hệ thống thiết bò trích ly ngược dòng.
2.1.6. Tẩy màu
Mục đích: Nhằm loại bỏ những chất màu có trong dòch trích.
Phương pháp thực hiện: Sử dụng than hoạt tính.
Biến đổi
Hoá lý: Các chất màu hấp phụ lên bề mặt than hoạt tính.
Thiết bò: Bồn chứa hình trụ có cánh khuấy.
2.1.7. Lọc
Mục đích: Loại bỏ tạp chất có trong dòch trích.

Phương pháp thực hiện: p suất lọc = 2,5 at, nhiệt độ lọc = 80
0
C.
Biến đổi cảm quan: Dung dòch trong hơn.
Thiết bò: Thiết bò lọc khung bản.
Trang 16
2.1.8. Cô đặc:
Mục đích: Tách bớt nước ra khỏi dung dòch đến khi nồng độ dung dòch sau đạt
4%.
Phương pháp thực hiện: cô đặc ở điều kiện chân không ở áp suất 0,32 kg/cm
2
,
nhiệt độ 70
0
C, thời gian 3 giờ.
Biến đổi
Hoá lý: Nước bốc hơi khỏi dung dòch.
Thiết bò: Thiết bò cô đặc tuần hoàn cưỡng bức.
2.1.9. Kết tủa pectin
Mục đích: Tạo kết tủa pectin.
Phương pháp thực hiện: Sử dụng dung dòch ethanol 95
o
(v/v). Tỷ lệ thể tích
ethanol : dung dòch pectin = 1 : 1.
Biến đổi
Hoá lý: Pectin từ dạng hoà tan trong dung dòch chuyển sang dạng kết
tủa bông xốp.
Thiết bò: Dạng hình trụ có cánh khuấy.
2.1.10. Tách kết tủa
Mục đích: Nhằm tách kết tủa tạo thành ra khỏi dung dòch.

Trong quá trình xử lý bằng ethanol, pectin tạo thành kết tủa màu trắng và nổi
thành từng mảng lên trên bề mặt, có thể tách ra khỏi dung dòch dễ dàng.
Phương pháp thực hiện: Tách kết tủa bằng phương pháp lọc.
Thiết bò: Thiết bò lọc ly tâm.
2.1.11. Rửa kết tủa
Mục đích: Loại bỏ những tạp chất bám xung quanh kết tủa pectin.
Phương pháp thực hiện: Sử dụng dung dòch ethanol 95
o
(v/v). Tỷ lệ khối lượng
ethanol : kết tủa pectin = 2 : 1
Thiết bò: Thiết bò hình trụ có cánh khuấy.
Trang 17
2.1.12. Ép kết tủa
Mục đích: Nhằm tách bớt nước ra khỏi kết tủa, chuẩn bò cho quá trình sấy.
Thiết bò: Thiết bò ép trục vít.
2.1.13. Xay nghiền trước khi sấy
Mục đích: Cắt nhỏ khối pectin sau khi ép để chuẩn bò cho quá trình sấy, nâng
cao hiệu quả quá trình sấy.
Biến đổi: Giảm kích thước khối kết tủa pectin.
Thiết bò: Thiết bò cắt dao cong.
2.1.14. Sấy pectin
Mục đích: Thu được pectin với độ ẩm 4%.
Phương pháp thực hiện: Sấy đối lưu, tác nhân gia nhiệt là không khí nóng.
Nhiệt dộ không khí t
o
= 95
o
C, thời gian sấy τ = 30phút.
Biến đổi
Hoá lý: Nước bốc hơi khỏi vật liệu sấy (pectin).

Vật lý: Sau khi sấy, vật liệu sấy giảm kích thước.
Thiết bò: Thiết bò sấy băng tải.
2.1.15. Nghiền
Mục đích: Thu được pectin ở dạng bột.
Biến dổi: Giảm kích thước bán thành phẩm sau sấy.
Thiết bò: Thiết bò cắt dao cong.
2.1.16. Rây
Mục đích: Thu được bột pectin đồng nhất.
Thiết bò: Thiết bò rây rung.
2.1.17. Kiểm tra – chuẩn hoá
Mục đích
Quá trình kiểm tra: Đảm bảo các chỉ tiêu sản phẩm như độ tinh khiết,
độ ẩm, khối lượng phân tử, khả năng tạo gel …
Trang 18
 Quá trình chuẩn hoá: Tuỳ theo yêu cầu ứng dụng riêng biệt, pectin
được chuẩn hoá để đáp ứng các yêu cầu khác nhau về tính chất tạo gel và tạo đặc.
Có thể phối trộn với saccharose, glucose hoặc các muối đệm hay phối trộn nhiều
loại bột pectin với nhau.
2.1.18. Bao gói
Mục đích: Hoàn thiện sản phẩm.
Phương pháp thực hiện: Sản phẩm được bao gói trong bao bì khối lượng 0.5kg
và 1kg.
Thiết bò: Thiết bò bao gói chân không.
2.1.19. Sản phẩm pectin
Pectin thu được ở dạng bột, có màu trắng xám nhạt, độ ẩm yêu cầu là 4%.
2.2. Tính cân bằng vật chất
Năng suất phân xưởng theo nguyên liệu 3000kg/mẻ. Mỗi ngày làm một mẻ.
Mỗi mẻ mất mười sáu giờ tương đương hai ca làm việc. Phân xưởng làm việc theo
nhà máy, trung bình mỗi năm làm việc 200 ngày.
Bảng 2.2: Thành phần nguyên liệu, bán thành phẩm, thành phẩm

(tính theo % khối lượng).
Trang 19

Trang 20
Thành phần
Nguyên
Liệu, bán thành
Phẩm, thành phẩm
Nước Chất khô Pectin
Nguyên liệu bã ẩm 76 24 4,5
Bã sau khi lựa chọn 76 24 4,5
Bã sau khi rửa 76 24 4,5
Bán thành phẩm sau khi xay nghiền 76 24 1
Dòch trích ly 99 1
Dung dòch sau khi tẩy màu 99 1
Dung dòch sau lọc 99 4
Dung dòch sau khi cô đặc 96 30
Kết tủa thu được sau khi tách 70 30
Kết tủa thu được sau khi rửa 70 30
Kết tủa thu được sau khi ép 25 75
Bán thành phẩm sau xay nghiền 25 75
Bán thành phẩm sau khi sấy 4 96
Bột sau nghiền, rây 4 96
Bảng 2.3: Tỷ lệ tổn thất qua từng quá trình.
2.2.1. Đầu vào
Khối lượng nguyên liệu đầu vào: M
1
= 3000 (kg)
2.2.2. Lựa chọn
Khối lượng nguyên liệu sau khi lựa chọn:

M
2
= M
1
– M
1
× 10% = 3000 – 3000× 10% = 2700 (kg)
2.2.3. Rửa
Khối lượng nguyên liệu sau khi rửa:
M
3
= M
2
– M
2
× 0,5% = 2700 – 2700 × 0,5% = 2686,5 (kg)
2.2.4. Xay nghiền
Khối lượng nguyên liệu sau khi xay nghiền:
M
4
= M
3
– M
3
× 2% = 2686,5 -2686,5 × 2% = 2632,77 (kg)
2.2.5. Trích ly
Tỷ lệ nguyên liệu : dung môi trích ly (dung dòch acid HCl loãng) = 1 : 4
Lượng dung môi cần dùng:
M
5

= M
4
× 4 = 2632,77 × 4 = 10531,08 (kg)
Trang 21
STT Tên quá trình Tỷ lệ tổn thất theo khối lượng nguyên liệu (%)
1 Lựa chọn 10
2 Rửa bã 0,5
3 Xay nghiền 2
4 Tẩy màu 0,5
5 Lọc 1
6 Tách và rủa kết tủa 2
7 Éùp kết tủa 0,5
8 Nghiền trước sấy 3
9 Sấy 0,5
10 Nghiền, rây 3
Hiệu suất quá trình trích ly là 80% tức là trung bình 100 kg bã ẩm (hàm lưọng
4,5%) trích ly được 3,6 kg pectin.
Khối lượng pectin trích ly được:
M
ptl
= M
4
× 3,6/100 =2632,77 × 3,6 /100 = 94,78 (kg)
Dung môi trích ly bò bã giữ lại một phần nên xem như tổn thất dung môi là
30%.
Khối lượng dòch trích thu được:
M
6
= M
5

× 70% + M
ptl
= 10531,08 × 70% + 94,78 = 7466,54 (kg)
2.2.6. Tẩy màu
Khối lượng dung dòch thu được sau khi tẩy màu:
M
7
= M
6
– M
6
× 0,5%= 7466,54 – 7466,54 × 0,5% = 7429,2 (kg)
2.2.7. Lọc
Khối lượng dung dòch sau khi lọc:
M
8
= M
7
– M
7
× 1% = 7429,2 -7429,2 ×1% = 7354,91 (kg)
2.2.8. Cô đặc
Khối lượng dung dòch thu được sau cô đặc:
M
9
= M
8
× (100- 99)/ (100- 96)
= 7354,91× (100-99)/(100-96) = 1838,73 (kg)
2.2.9. Kết tủa

Tỷ lệ thể tích ethanol dùng để kết tủa pectin: dung dòch pectin = 1 : 1.
Khối lượng dung dòch vào thiết bò kết tủa:
M
10
= M
9
×2 = 1838,73 × 2 = 3677,46 (kg)
Hiệu suất phản ứng kết tủa là 85%.
Khối lượng kết tủa tạo thành:
M
kt
= M
ptl
× 85% = 94,78 × 85% = 80,56 (kg)
2.2.10. Tách và rửa kết tủa
Khối lượng kết tủa thu được sau khi tách và rửa:
Trang 22