HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM
KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

ĐỒ ÁN KỸ THUẬT THỰC PHẨM
Q TRÌNH VÀ THIẾT BỊ CƠ ĐẶC CÀ CHUA (HÀM LƯỢNG CHẤT KHÔ THÀNH
PHẨM = 30%) NĂNG SUẤT 1000 KG SẢN PHẨM/H

Giảng viên hướng dẫn: TS.Trần Thị Thu Hằng
Nhóm sinh viên thực hiện: Nhóm 2, học kì I (2010 - 2021)
Chiều thứ 7 – tuần 678

Hà Nội – 10/2020

1


Chương 1: Tổng quan
1.1. Tổng quan về nguyên vật liệu sản xuất đồ hộp cà chua cô đặc
1.1.1. Nguyên liệu cà chua
1.1.1.1.
Giới thiệu chung về cây cà chua
Cây cà chua có tên khoa học là Lycopesium esculentum, có nguồn gốc từ Nam Mỹ,
là loại rau ăn quả, họ Cà (Solanaceae).
Cây cà chua có thể sinh trưởng trên nhiều loại đất khác nhau như đất sét, đất cát, đất
pha cát, có độ pH= 6 – 6.5.
Ở Việt Nam, cây cà chua là một loại loại rau có giá trị kinh tế cao, diện tích trồng lên
đến chục ngàn ha, tập trung chủ yếu ở đồng bằng và trung du phía Bắc. Nhiều giống cà
chua lai ghép chất lượng tốt được phát triển mạnh ở Đà Lạt, Lâm Đồng. Một số giống cà
chua chất lượng đã được xuất khẩu ra thị trường thế giới.
Các giống cà chua ở Việt Nam được chia làm 3 loại theo hình dạng của chúng:
 Cà chua hồng: quả có hình dạng quả hồng, thịt quả đặc, nhiều bột, lượng đường trong

quả cao.
 Cà chua múi: quả to, nhiều ngăn tạo thành múi, năng suất và khả năng chống chịu khá
nhưng chất lượng không bằng cà chua hồng.
 Cà chua bi: quả nhỏ, chua, giá trị thấp, thường dùng làm nguyên liệu tạo giống.
Quả cà chua có nhiều kích cỡ và màu sắc khi chín khác nhau (vàng, da cam, hồng,
đỏ…) giàu chất dinh dưỡng và các hợp chất có hoạt tính sinh học, có lợi cho sức khỏe
được dùng phổ biến ở nhiều nước trên thế giới.
Trong sản xuất cà chua cô đặc, giống cà chua được lựa chọn có hàm lượng chất khơ
hịa tan phải cao (ít nhất 4-50 Bx), pH thấp (khoảng 4,4), quả chắc, nhiều thịt quả, ít hạt,
màu đỏ sáng. Các giống cà chua điển hình được chọn để chế biến ở Việt Nam là PT18,
HT21, 89F1, Savior, cà chua Đà Lạt.

Hình 1.1: Biến đổi màu sắc của cà chua trong quá trình chín
1.1.1.2.
Thành phần hóa học
Thành phần hóa học chủ yếu của cà chua được tổng hợp trong bảng 1.1
Bảng 1.1 Thành phần hóa học của cà chua
Thành phần

Hàm lượng
95%
0.9g/100g
4-8%
0.4%
1%

Nước
Protein
Glucid
Acid hữu cơ

Nito
2


Khống:
- Na
- Ka
- Mg
- Fe
- Zn

3 (µg/100g)
13 (µg/100g)
11 (µg/100g)
0.4 (µg/100g)
0.2 (µg/100g)

Chất xơ

1.2g/100g

Chất béo

0.2g/100g

Vitamin:
- Vitamin K
- Vitamin C
- Beta-caroten


(7,9 mg/100g)
(40mg/100g)
(393 mg/100g)

Sắc tố:
- Lycopen
- Carotene
- Xanhtophyl

7.85
0.73
0.06

(Nguồn Nguyễn Trọng Cẩn – Nguyễn Lệ Hà, 2009)
Ngồi ra, trong cà chua cịn một số thành phần khác như pectinase, khi càng chín
thì enzyme này càng nhiều.
1.1.2. Bao bì đồ hộp cà chua cơ đặc.
1.1.2.1.
Vai trị của bao bì
- Bảo vệ tốt sản phẩm.
- Kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm.
- Nâng cao giá trị của nguyên liệu hoặc thành phẩm.
- Cung cấp những thông tin cần thiết về sản phẩm.
1.1.2.2.
Bao bì sắt tây
Lựa chọn bao bì sắt tây vì những ưu điểm của nó đối với đồ hộp cà chua cô đặc
- Lớp tráng thiếc của sắt tây có thể tránh được sự ăn mịn của thực phẩm
- Đóng kín và cách ly, chống thấm khí và hơi ẩm rất tốt, tránh ánh sáng và chịu nhiệt
tốt.
- Có màu sáng bóng, có thể in và tréc vecni hoặc in các màu sắc hấp dẫn.

- Dễ dàng cơ giới hóa tự động hóa trong quá trình sản xuất.
1.2. Tổng quan về sản phẩm đồ hộp cà chua cô đặc
1.2.1. Giới thiệu chung về sản phẩm đồ hộp cà chua cô đặc
Cà chua cô đặc là một trong những sản phẩm chính của cơng nghiệp đồ hộp rau
quả, được dùng để chế biến, tạo màu và mùi vị cho các món ăn, đặc biệt đối với các
nước, khu vực không thể sản xuất và sử dụng cà chua tươi sống.
Cà chua cô đặc được chế biến bằng công nghệ cô đặc thịt cà chua (theo mức độ
khác nhau) sau khi đã nghiền nhỏ và loại bỏ hạt, vỏ, và không làm mất đi các giá trị dinh
dưỡng thiết yếu trong cà chua, dễ dàng sử dụng trong chế biến.
1.2.2. Giá trị dinh dưỡng của sản phẩm
Hàm lượng Caroten làm tiền chất tạo ra vitamin A, bảo vệ niêm mạc, miệng, mũi,
đường hô hấp.
3


Hàm lượng Vitamin C giúp ngăn ngừa nhiễm trùng, giảm nhẹ dị ứng, chống oxi
hoá, giúp cho cơ thể hấp thụ tốt các chất vi lượng cần thiết như: Cu, Zn.
Chất xơ giúp cho cơ thể bài xuất Cholesterol, giảm cục máu đơng, đề phịng các
tai biến của bệnh tim mạch, bệnh béo phì.
Cà chua rất giàu Lycopen có khả năng chống oxy hố rất tốt, nó có khả năng ngăn
ngừa sự hình thành oxy hố LDL, cholesterol có hại trong máu, ngăn chặn được chứng
xơ vữa động mạch và các nguy cơ dẫn tới đột quỵ, đặc biệt Lycopene cịn có khả
năng ngăn ngừa sự hình thành các gốc tự do gây ung thư như ung thư vú, tuyến tiền liệt,
tuyến tụy và đại tràng..
Ngoài ra, cà chua vị ngọt chua, tính mát, có cơng dụng thanh nhiệt, dưỡng âm và
lương huyết, thường được dùng để chữa các chứng bệnh như nhiệt, hay hoa mắt chóng
mặt, chảy máu cam, chảy máu chân răng, tiêu hoá kém, loét dạ dày, huyết áp cao…
1.2.3. Tiêu chuẩn đồ hộp
Đối với đồ hộp cà chua cô đặc cần đạt những yêu cầu:
- Về cảm quan:

Đồ hộp phải có nhãn hiệu, ngay ngắn, sạch sẽ, ghi rõ các mục: cơ quan quản lý, cơ
sở chế biến, tên mặt hàng, phẩm cấp, ngày sản xuất, khối lượng tịnh và khối lượng cả bì.
Hộp phải kín, không hen rỉ, phồng rộp
- Về vi sinh vật:
Đồ hộp khơng xâm nhập của vi sinh vật, khơng có vi sinh vật gây bệnh, lượng vi
sinh gây hư hỏng không vượt q quy định.
- Về hóa học: Khơng vượt q quy định về hàm lượng kim loại nặng.
Thiếc: 100-200 mg/kg sản phẩm.
Đồng: 5-80 mg/kg sản phẩm.
Chì: khơng có.
Đảm bảo các chỉ tiêu về thành phần hóa học, chủ yếu như nồng độ đường, muối, acid,…

1.3. Tổng quan về quá trình cơ đặc
1.3.1. Khái niệm:
1.3.1.1.
Khái niệm:
Cơ đặc là q trình làm mất nước nhằm làm tăng hàm lượng chất hòa tan trong sản
phẩm thực phẩm (bài giảng Kỹ thuật thực phẩm – PGS, TS Trần Thị Định)
1.3.1.2.
Mục đích:
- Chuẩn bị cho q trình chế biến tiếp theo (cơ đặc nước quả, sữa... trước khi sấy, kết
tinh, lạnh đông tiệt trùng…

Bảo quản: làm giảm hoạt độ nước, ức chế vi sinh vật bằng cách tăng nồng độ chất
khô: sữa đặc, mứt quả...
4



Chế biến, nâng cao chất lượng sản phẩm: cà chua cô đặc, thu hồi kết tinh dầu…

1.3.2. Nguyên lý của q trình cơ đặc
Có thể làm mất nước bằng nhiều phương pháp nhưng đều dựa trên các nguyên lý:

Làm bay hơi nước, tức là nhiệt được truyền cho nguyên liệu để tăng nhiệt độ đến
nhiệt độ sôi, áp suất hơi tăng lên và nhiệt ẩn hóa hơi được cung cấp để hóa hơi nước
trong dung dịch, nước được tách ra khỏi bề mặt dung dịch sơi.
 Làm đóng băng nước rồi tách chúng khỏi sản phẩm

Tách nước bằng màng thẩm thấu ngược (Công nghệ rau quả - Hà Văn Thuyết và
các tác giả)
Phương pháp cô đặc phổ biến nhất là cho nước bay hơi ở nhiệt độ sôi, với cà chua
cô đặc áp dụng phương pháp cô đặc chân không để bảo tồn được đặc tính của sản phẩm

Chương 2 Quy trình sản xuất cà chua cơ đặc
2. Quy trình sản xuất cà chua cơ đặc
2.1.

Sơ đồ quy trình tổng qt

Cà chua
Lựa chọn
Nước

Rửa

Qủa hư

Xé tơi
Đun nóng
Chà


Vỏ, hạt

Cơ đặc
Hộp

Xử lý
Rót hộp
Ghép nắp
Thanh trùng
Bảo ôn

5

Sản phẩm


(Nguyễn Văn Tiếp và các tác giả, 2000)
2.2. Thuyết minh quy trình
2.2.1. Lựa chọn
2.2.1.1 Mục đích

Loại bỏ các thành phần nguyên liệu không đủ quy cách để chế biến như bị sâu,
bệnh thối hỏng,…

Lọai bỏ những quả có độ chín (màu sắc) khơng thích hợp.

Cắt bỏ chỗ bầm dập, vết rám, núm quả.
2.2.1.2 Cách tiến hành


Nguyên liệu được lựa chọn bằng tay ngay trên băng tải.

Công nhân đứng hai bên băng tải loại ra những quả cà chua không hợp quy cách.

Nguyên liệu phải dàn mỏng hai bên băng tải à việc lựa chọn khơng bị bỏ sót.
2.2.2. Rửa
2.2.2.1 Ngun lý của quá trình rửa
Quá trình rửa nhằm đảm bảo 2 giai đoạn:

Ngâm cho bở các cáu bẩn: ngâm là quá trình làm cho nước thấm ướt cà chua, các
chất bẩn hút nước trương lên, làm giảm lực bám của chúng lên quả cà chua.

Xối nước cho sạch hết bẩn: dùng tác dụng của dòng chảy để kéo các chất bẩn còn
lại trên mặt cà chua sau khi ngâm.
Thời gian rửa phụ thuộc vào giai đoạn đầu tức là phụ thuộc vào tính chất hóa lý của
chất bẩn, sức bám chặt của nó vào cà chua rửa và khả năng tác dụng của dung dịch rửa.
2.2.2.2 Mục đích
Loại trừ các tạp chất, bụi, đất cát bám xung quanh cà chua; làm giảm một lượng lớn vi
sinh vật và loại bỏ các chất hóa học, tồn dư thuốc bảo vệ thực vật.
2.2.2.3 Cách tiến hành
Cà chua là nguyên liệu rau quả có cấu tạo mềm, dễ bị giập nát. Do đó, ta sử dụng máy
rửa thổi khí (ngồi ra có thể sử dụng máy rửa băng chuyền).
Yêu cầu: Cà chua sau khi rửa phải sạch, không bị dập nát, tổn thất Vitamin C ít nhất
có thể.
2.2.3. Xé tơi
2.2.3.1 Mục đích
Xé tơi phần thịt quả, hỗ trợ cho cơng đoạn đun nóng lúc sau.
2.2.3.2 Cách tiến hành
Cà chua được xé tơi trên máy xé tơi kiểu lưỡi dao cong, kiểu trục đinh hoặc kiểu đĩa
quay.

2.2.4. Đun nóng
2.2.4.1 Mục đích

Giảm phế liệu (khi đun nóng protopectin chuyển thành pectin hịa tan nên vỏ quả
khi chà khơng dính thịt quả).

Hạn chế hiện tượng phân lớp sản phẩm, nhất là với cà chua cô đặc có độ khơ thấp,
vì lượng pectin hịa tan tăng.

Làm cho cà chua chóng sơi và ngăn ngừa hiện tượng khê cháy trong khi cô đặc.
6



Bài khí trong thịt quả cà chua tránh tổn thất vitamin và hạn chế hiện tượng tạo bọt
khi cô đặc.

Vô hoạt enzyme pectinase, oxidase.

Tiêu diệt vi sinh vật.
2.2.4.2 Cách tiến hành

Cà chua sau khi xé tơi được đun nóng ở 85°C trong thời gian 10 phút trên thiết bị
truyền nhiệt kiểu ống chùm hoặc ống bọc ống.
2.2.5. Chà
2.2.5.1 Mục đích

Loại bỏ phần nguyên liệu có giá trị dinh dưỡng thấp hoặc không ăn được: vỏ, hạt.

Đồng nhất nguyên liệu về trạng thái và thành phần, tạo điều kiện thuận lợi cho quá

trình chế biến và nâng cao chất lượng sản phẩm.
2.2.5.2 Cách tiến hành

Cà chua sau khi được đun nóng sẽ được chuyển vào máy chà cánh đập để được
chà nhỏ.
2.2.6 Cơ đặc
2.2.6.1 Mục đích

Tăng nồng độ chất khơ trong sản phẩm tới nồng độ yêu cầu (làm tăng độ sệt đặc
trưng cho sản phẩm).

Kéo dài thời gian bảo quản (vì hạn chế vi sinh vật phát triển do ít nước, áp suất
thẩm thấu cao).

Giảm được khối lượng vận chuyển.
2.2.6.2 Cách tiến hành
Ta lựa chọn thiết bị cô đặc chân khơng nhiều nồi vì: tiết kiệm hơi do dùng được hơi
thứ và tổn thất ít hơi, chất lượng sản phẩm tốt do q trình cơ đặc diễn ra liên tục, nhiệt
độ sôi thấp, thời gian cô nhanh, năng suất cao.

Cà chua sau khi được chà sẽ chuyển qua thiết bị cơ đặc chân khơng hai hoặc ba
nồi.
Q trình cơ đặc được thực hiện trong điều kiện chân không khoảng 600 – 650
mmHg. Trong điều kiện chân không này nhiệt độ sôi của dung dịch rất thấp khoảng 55 –
60°C.

Cô đặc đến nồng độ 30%.

Thời gian cô đặc phụ thuộc vào phương pháp làm việccủa thiết bị, và cường độ
bốc hơi của sản phẩm.


Hệ số truyền nhiệt của cà chua có nồng độ chất khô từ 15 – 30% là 1395 – 1745
W/m.độ.

Cường độ bay hơi của cà chua có nồng độ chất khơ có nồng độ chất khơ từ 16 –
35%: 118kg/m2.h
 Chú ý các biến đổi trong quá trình cô đặc
Dung dịch cà chua là một hệ của nhiều chất hòa tan như đường, acid, còn chứa cả
các chất không tan như tinh bột, cellulose ở trạng thái huyền phù. Khi cô đặc, dung môi
bay hơi, nồng độ chất hịa tan tăng dần, nhiệt độ sơi, độ nhớt, khối lượng riêng tăng, và
hệ số truyền nhiệt giảm, hàm lượng khơng khí cịn lại trong gian bào và hịa tan trong sản
phẩm cũng giảm.
7


Phản ứng caramel xảy ra ít do q trình cơ đặc được thực hiện trong nồi chân
không với nhiệt độ thấp (50 – 60oC).
Sắc tố của cà chua chủ yếu thuộc họ carotenoid (lycopene) nên ít bị biến đổi (bền
nhiệt).
2.2.7 Xử lý bao bì
2.2.7.1 Kiểm tra chất lượng bao bì

Loại trừ các hộp bị lỗi như xước trên mặt thiếc, xước lớp vecni, vecni bị nổ…

Chọn hộp theo xác xuất để kiểm tra độ kín. Phương pháp đơn giản nhất là cho vào
hộp một lượng nhỏ chất lỏng (khoảng 0.5 – 1.5 ml) có nhiệt độ sơi thấp (este), rồi ghép
mí kín. Khi cho hộp vào nước nóng có nhiệt độ khoảng 85 – 90°C, este sẽ sôi và chuyển
sang trạng thái hơi, trong hộp sẽ xuất hiện áp suất lớn. Nếu hộp khơng kín thì ở các mí
ghép sẽ có các bóng khí nhỏ sủi ra trong nước.
2.2.7.2 Xử lý


Các hộp đủ tiêu chuẩn được vận chuyển từ nơi gia cơng hay bảo quản trong kho
bao bì. Hộp sẽ được ngâm trong nước, rồi xối lại lại bằng tia nước nóng hay phun hơi
nóng, cũng có thể rửa lại hai lần bằng nước nóng.
2.2.8 Rót hộp
2.2.8.1 Mục đích, u cầu

Đảm bảo khối lượng tịnh và các thành phần của hộp đúng theo tỷ lệ quy định.

Có hình thức trình bày đẹp.

Đảm bảo hệ số truyền nhiệt và có điều kiện thuận lợi để thanh trùng và bảo quản.

Không lẫn các tạp chất khác.
2.2.8.2 Cách tiến hành

Sản phẩm được rót vào hộp bằng máy dùng cho sản phẩm đặc.

Tiến hành chiết rót trong điều kiện dùng phương pháp chiết nóng (85 – 90◦C cho
sản phẩm được đóng trong hộp cỡ 1 lít, 90◦C cho sản phẩm được đóng trong hộp cỡ 5
hoặc 10 lít).
2.2.9 Ghép nắp
2.2.9.1 Mục đích
Cách ly thực phẩm với mơi trường khơng khí và vi sinh vật bên ngồi.
2.2.9.2 u cầu
Nắp hộp cần phải ghép thật kín và chắc chắn để khi thanh trùng áp suất chênh lệch
giữa bên trong và bên ngồi hộp khơng làm bung mí ghép hay bật nắp ra khỏi thân hộp.
2.2.9.3 Cách tiến hành
Sản phẩm sau khi được rót vào hộp thì được ghép kín mí ngay. Thực hiện bằng
máy ghép mí tự động.

2.2.10 Thanh trùng
2.2.10.1 Mục đích

Tiêu diệt vi sinh vật gây bệnh, mục tiêu chính là tiêu diệt bào tử yếm khí
Clostridium botulinum.

Vơ hoạt hóa enzyme đảm bảo an tồn thực phẩm.
2.2.10.2 Cách tiến hành

Sản phẩm đồ hộp cà chua cơ đặc tuy có pH > 4.2 nhưng được thực hiện thanh
trùng ở nhiệt độ 100°C vì cà chua cơ đặc không phải là môi trường thuận lợi cho các
Botulinum và các lồi yếm khí phát triển.
8



Tomatin trong cà chua có tác dụng sát trùng nên thời gian thanh trùng được rút
ngắn (20 – 50 phút).

Đối với hộp cỡ lớn, sau khi ghép kín mí, làm nguội sản phẩm ngay trong nước
lạnh để cân bằng áp suất trong và ngồi bao bì.

Đối với hộp cỡ nhỏ, sau khi ghép kín mí thì ta tiến hành thanh trùng trong thiết bị
kiểu ngang làm việc gián đoạn, sản phẩm được làm nguội ngay trong thiết bị sau khi thời
gian thanh trùng đạt yêu cầu.
2.2.11. Bảo ôn
Sản phẩm sau khi được thanh trùng và làm nguội, được giữ ở nhiệt độ phịng để
thực hiện q trình bảo ơn. Trong thời gian bảo ôn, các thành phần trong đồ hộp được
tiếp tục ổn định về mặt phẩm chất và có thể phát hiện được các đồ hộp hỏng. Thời gian
ổn định đồ hộp tối thiểu 15 ngày. Đồ hộp không được xuất xưởng trước thời gian này.


Chương 3: TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT
Cà chua cô đặc năng suất 1000 kg sản phẩm/ h và hàm lượng chất khô thành phẩm là
30%.
Giả sử tỷ lệ hao hụt qua các công đoạn:
STT Công đoạn
1

Chọn lựa

Tỷ lệ hao Nguyên nhân
hụt (% )
2
Loại bỏ núm, phần bị nám, quả hỏng, phần
dập nát do quá trình vận chuyển, những quả
có độ chín khơng thích hợp

2
3
4
5

Rửa
Nghiền xé
Đun nóng
Chà

1
0,5
0,5

3,5

6

Cơ đặc

H

7

Rót hộp, ghép 1
mí
Thanh trùng, 1
làm nguội

8

Loại bỏ đất, cát, bụi bẩn
Phần bám dính vào thiết bị
Phần bám dính trên thiết bị
Loại bỏ vỏ và hạt, phần bám dính vào thiết
bị
Nước tách khỏi nguyên liệu, phần bám dính
vào thiết bị
Phần bám dính vào thiết bị, rơi vãi
Bung nắp, phồng hộp trong q trình thanh
trùng
(Nguồn: Đỗ Thị Hoan, 2010)

Tính tốn chi tiết từng cơng đoạn

3.1. Thanh trùng, làm nguội
Cà chua đã rót hộp

Thanh trùng, làm
nguội

Hao phí (1%)
9

Thành phẩm
m=1000 (kg/h )


-

Khối lượng cà chua thành phẩm là: m=1000 (kg/h )

-

Tỷ lệ hao hụt là: 1%

-

Khối lượng cà chua chưa thanh trùng là: 1000+ 1000* 1%= 1010 (kg/h )

3.2. Rót hộp, ghép mí
Cà chua cơ đặc

Rót hộp, ghép mí


Cà chua sau khi rót hộp
m=1010 (kg/h )

Hao phí (1%)
-

Khối lượng cà chua đã rót hộp, ghép mí là: m= 1010 (kg/h )

-

Tỷ lệ hao hụt là: 1%

-

Khối lượng cà chua chưa rót hộp là: 1010+ 1010* 1%= 1020 (kg/h )

3.3. Công đoạn cô đặc
Hơi nước (m1 )

Cà chua sau khi chà

Cà chua sau khi cô đặc

Cô đặc

m (kg/h )

m2=1020 (kg/h )

Chất khô: 7%


Chất khơ: 30%

Hao phí (H= 76,67% )
 Khối lượng cà chua sau khi cô đặc : m= 1020 (kg/h )
Hàm lượng chất khô nguyên liệu: 7%
Hàm lượng chất khô sau cơ đặc: 30%
 Bảo tồn chất khơ: mcknl= mcksp


7. m = 30. 1020



m= 4371,43 (kg/h )

Khối lượng cà chua được đưa vào q trình cơ đặc là: m= 4371,43 (kg/h )
 Bảo toàn khối lượng: m1+ m2= m
10


 m1= m- m2= 4371,43- 1020= 3351,43 (kg/h )
 Hao phí trong q trình cơ đặc:
H= ( m1/m) *100= ( 3351,43/ 4371,43) * 100= 76,67%
3.4. Chà
Hao phí (3.5%)

chà

Cà chua đun nóng


Cà chua sau khi chà
m = 4371,43 (kg/h )



Khối lượng cà chua sau khi chà là: m = 4371,43 (kg/h )



Tỷ lệ hao hụt là: 3,5%



Vỏ và hạt trở thành phế liệu và chiếm 3-4 % khối lượng quả do vậy tachọn hao hụt
cho công đoạn này là 3,5 %
Khối lượng cà chua đi vào quá trình chà là:
4371,43+ 4371,43*3,5 % = 4524,43 (Kg/h )

3.5. Đun nóng
Hao phí (0,5%)

Cà chua sau nghiền

Đun nóng Cà chua sau khi đun nóng
m = 4524,43(kg/h )

-

Khối lượng cà chua sau khi đun nóng là: m= 4524,43 (kg/h )


-

Tỷ lệ hao hụt là: 0.5%

-

Khối lượng cà chua đi vào q trình đun nóng là:
4524,43+ 4524,43* 0,5%= 4547,05 (Kg/h )

3.6. Nghiền xé
Cà chua sau khi rửa

Nghiền xé

Cà chua sau khi nghiền xé
m= 4547,05 ( Kg/h )

Hao phí (0,5%)
-

Khối lượng cà chua sau khi nghiền xé là: m= 4547,05 (Kg/h )
11


-

Tỷ lệ hao hụt là: 0,5%

-


Khối lượng cà chua được đưa vào quá trình nghiền xé là:

4547,05+ 4547,05* 0,5%= 4569,78 (Kg/h )
3.7. Rửa

Rửa

Cà chua được chọn lựa

Cà chua sau khi rửa
m= 4569,78 (kg/h )

Hao phí (1%)
-

Khối lượng cà chua sau khi rửa là: m= 4569,78 (kg/h )

-

Tỷ lệ hao hụt là: 1%

-

Khối lượng cà chua trước khi rửa là:
4569,78+ 4569,78* 1%= 4615,48 (kg/h )

3.8. Lựa chọn nguyên liệu

Lựa chọn


Nguyên liệu

Cà chua sau khi chọn
m = 4651, 48 (kg/h )

Hao phí (2%)
-

Khối lượng cà chua sau khi lựa chọn là: m = 4615,48 (kg/h )

-

Tỷ lệ hao hụt là: 2%

-

Khối lượng nguyên liệu cà chua là:
4615,48+ 4615,48* 2%= 4707,79 (kg /h)

Bảng 3.1. Bảng cân bằng vật chất
STT

Công đoạn

Khối lượng
vào (kg/h )

Tỷ lệ hao
hụt (% )


Khối lượng ra
(kg/h )

1

Chọn lựa

4707,79

2

4651,48

2

Rửa

4651,48

1

4569,78

12


3

Nghiền xé


4569,78

0,5

4547,05

4

Đun nóng

4547,05

0,5

4524,43

5

Chà

4524,43

3,5

4371,43

6

Cơ đặc


4371,43

76,67

1020

7

Rót hộp, ghép mí
Thanh trùng, làm
nguội
Bảo quản, thành
phẩm

1020

1

1010

1010

1

1000

8
9


1000

1000

Chương 4: TÍNH CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG
4.1. Dữ kiện ban đầu
Dung dịch cô đặc: cà chua
Nồng độ đầu: xđ = 7 %
Nồng độ cuối: xc = 30%
Năng suất: 1000 Kg/h
4.2. Tổng lượng hơi thứ bốc lên (W)
Cơng thức tính lượng nước bốc hơi như sau: (Các quá trình thiết bị thiết bị trong
công nghệ thực phẩm tập 3)
W = Gd (1 – m1/m2)
Trong đó:
Gd: Khối lượng dung dịch cần cơ đặc (kg)
m1: Nồng độ chất khô ban đầu, m1 = 7 %
m2: Nồng độ dung dịch sau khi cô đặc, m2 = 30 %
Thay số vào ta tính được lượng nước bốc hơi:
W = Gd(1–7/30)=0,7667  Gđ =76,67 %  Gđ = 76,67%. 4371,43 = 3351,58 (kg/h)
4.3. Sự phân bố hơi thứ trong các nồi :
Gọi W1, W2, W3 là lượng hơi thứ của nồi 1, nồi 2, nồi 3 kg/h.
Chọn sự phân bố hơi thứ tương ứng theo tỷ lệ a1:a2:a3 là 1,2: 1,1: 1
Từ cách chọn tỷ lệ này ta tính được lượng hơi thứ bốc ra từng nồi:
 Nồi 1: W1 = = = 1218,76 (kg/h)
 Nồi 2 : W2 = = = 1117,19(kg/h)
 Nồi 3: W3 = = = 1015,63(kg/h)

13



4.4. Nồng độ dung dịch ở từng nồi:
 Theo đầu bài dung dịch có nồng độ đầu xđ =7% và nồng độ cuối, tức khi ra khỏi
nồi 3 là xc= 30%.
 Gọi: X1, X2, X3, là nồng độ tương ứng trong nồi 1, nồi 2, nồi 3.
Vậy:
-

Nồng độ của nồi 1:
X1 = Gđ = 4371,43. = 9,71(%khối lượng)

-

Nồng độ của nồi 2:
X2 = Gđ = 4371,43 = 15,03 (% khối lượng)

-

Nồng độ của nồi 3:
X3 = G đ
= = 30 (%khối lượng)

4.5. Xác định tổn thất nhiệt
4.5.1. Phân bố áp suất làm việc trong các nồi
Gọi:P1, P2, P3, Pnt, là áp suất hơi đốt trong các nồi I, II, III và thiết bị ngưng tụ.
P1: hiệu số áp suất của nồi 1 so với nồi 2.
P2: hiệu số áp suất của nồi 2 so với nồi 3.
P3: hiệu số áp suất của nồi 3 so với thiết bị ngưng tụ.
P: hiệu số áp suất của cả hệ thống.
Chọn tỉ lệ hiệu số áp suất giữa các nồi như sau:

ΔP1/ΔP2 =1,076
ΔP2/ΔP3=2
Chênh lệch áp suất chung của hệ thống:
Ta có: ΔP = Phđ-Pnt = 1,96 - 0,2 = 1,76 (atm)

Ta có
ΔP1= 1,076ΔP2
ΔP3= ΔP2/2
ΔP1+ΔP2+ΔP3=1,76


ΔP1=1,129 (atm)
ΔP2=1,049 (atm)
ΔP3= (atm)
Áp suất hơi đốt:
14


Phd1= 1,96 at
Phd2= Phd1 - ∆P1= 1,96- 1,129= 0,831 at
Phd3= Phd2 - ∆P2= 1,129 –1,049= 0,08 at
Gọi Thđ1, Thđ2, Thđ3, Tnt là nhiệt độ của hơi đốt đi vào nồi 1, nồi 2, nồi 3 và thiết bị
ngưng tụ.
Tht1, Tht2, Tht3, là nhiệt độ của hơi thứ ra khỏi nồi 1, nồi 2, nồi 3.
 Nhiệt độ hơi đốt nồi sau bằng nhiệt độ hơi thứ nồi trước trừ đi 1℃
( tổn thất nhiệt dotrợ lực thủy học trong ống dẫn )
Nhiệt độ hơi thứ nồi cuối bằng nhiệt độ thiết bị ngưng tụ cộng thêm 1℃
Do đó:
Thđ2 = Tht1 - 1
Thđ3 = Tht2 - 1

Tnt = Tht3-1
Tra bảng :

I. 250, STQTTB, T1/ Trang 312.
I. 251, STQTTB, T1/ Trang 314.
Bảng 4.1: Thông số hơi đốt và hơi thứ
Hơi đốt
Nồi

Phd
(at)

Ihd
Thd (kJ/kg
(0C)
)

Hơi thứ
Cn
(J/kg.độ
)

Pht
(at)

Tht
(0C)

iht
(kJ/kg)


2711

4250

0,862

95

26,1

1

1,96

2

0,83
1

94

2687

4226

0,085

42


2576,9

3

0,08

41

2652,4 4202

0,085

42

2576,9

4.5.2. Tổn thất nhiệt do nồng độ (∆’)
Ta sử dụng cơng thức Tisencơ:
Δ’ =Δ’0.f

(VI.10/59 –Nguyễn Bin, 2013, tập2)

Trong đó Δ’0 – tổn thất nhiệt độ do nhiệt độ sôi của dung dịch lớn hơn nhiệt độ sôi
của dung môi ở áp suất thường.
f= 16,2
Trong đó T- nhiệt độ sơi của dung môi nguyên chất ở áp suất đã cho, 0K;
R- là ẩn nhiệt hóa hơi của dung mơi ngun chất ở áp suất làm việc,J.kg.
Dựa vào bảng (VI.2/65 – Nguyễn Bin, 2013, tập3) ta biết được tổn thất nhiệt độ
Δ’0 theo nồng độ a (% khối lượng)
Bảng 4.2: Tổn thất nhiệt độ do nồng độ

15


Nồi 1

Nồi 2

Nồi 3

Nồng độ của dung
dịch(%kl)

9,71

15,03

30

Δ’0 (0C)

1,9

2,8

4,3

Từ đó ta có
Δ’1 = Δ’0.16,2 (Tht1 + 273)2/R1
Δ’1 = = 1,970C
Δ’2 = = 2,530C

Δ’3 = = 3,30C
Vậy tổn thất nhiệt do nồng độ cả ba nồi:
Δ’ = Δ’1 + Δ’2 +Δ’3
= 1,97 + 2,53 + 3,3
= 7,80C
4.5.3. Tổn thất nhiệt độ do áp suất thủy tĩnh (∆’’)
Trong lòng dung dịch, càng xuống sâu nhiệt độ sôi của dung dịch càng tăng do áp lực
của cột chất lỏng. Hiệu số của dung dịch ở giữa ống truyền nhiệt và trên mặt thoáng
gọi là tổn thất nhiệt độ do áp suất thuỷ tĩnh.

Δ” = Ttbi - Thti (oC)

(VI.13/60-Nguyễn Bin, 2013, tập2)

Với:
– Ttb là nhiệt độ sôi ứng với Ptb.
– Tht là nhiệt độ sôi của hơi thứ tại mặt thống của dung dịch. Tính áp suất thủy tĩnh ở
độ sâu trung bình của chất lỏng:
Theo CT VI.12, STQTTB, T2/Trang 55;ta có:
Ptb = P0 + (Δh + )ddsoi.g
(N/m2)
Với:
– Po là áp suất hơi thứ trên bề mặt dung dịch.
– Δh là chiều cao của lớp dung dịch sôi kể từ miệng ống truyền nhiệt đến mặt thoáng
dung dịch, chọn Δh=0,5 cho cả 3 nồi.
– H là chiều cao ống truyền nhiệt, chọn h = 4m cho cả 3 nồi.
– ddsoi là khối lượng riêng của dung dịch khi sôi, kg/m3
Bảng 4.3: Áp suất hơi thứ trên bề mặt thoáng dung dịch
Nồi


Nồng độ dung
dịch

Khối lượng riêng
dung dịch

Áp suất hơi thứ trên bề mặt
thoáng dung dịch(P0)

1

9,71

474,35

1,194

16


2

15,03

533,3

0,57

3


30

598

0,2

Theo [Nguyễn Bin, 2013, tập1]
Ptb1 = 1,31at 
ttb1=106,47 0C
Ptb2 = 0,7at  ttb2 = 89,30C
Ptb3 = 0,35at  ttb3 =72,05 0C
Tổn thất nhiệt độ do áp suất thủy tĩnh tăng cao.
0
Δ''i = Ttbi – Thti ,
C
(VI.13/60-Nguyễn Bin, 2013, tập 2)
0
Δ1 =Ttb1-Tht1= 106,47 - 106 = 0,47 C
Δ''2 =Ttb2-Tht2= 89,3 - 85 =4,3 0C
Δ''3 =Ttb3-Tht3= 72,05 – 60 = 12,05 0C
Vậy tổn thất nhiệt độ do áp suất thủy tĩnh trên toàn bộ hệ thống:
Δ''i = Δ1'' + Δ''2 + Δ''3 = 0,47+ 4,3 +12,05=16,820C
4.5.4. Tổn thất do trở lực của đường ống (Δ’’’)
Chọn tổn thất áp suất do trở lực của đường ống trong từng nồi là 1ºC
Δ''' =Δ1"' +Δ2"' +Δ3'"= 1 +1 +1 = 3oC
(VI.14/60-Nguyễn Bin, 2013, tập 2)
4.5.5. Tổn thất do toàn bộ hệ thống
Δ=Δ'+Δ''+Δ''' =7,8 +16,82 +3 = 27,62oC (VI.19/68-Nguyễn Bin, 2013, tập 2)
4.6. Tính nhiệt dung riêng (C, J/kg.độ)
Nhiệt dung riêng của dung dịch trước khi cô đặc:

Áp dụng CT I.43/152 –Nguyễn Bin, 2013, tập 1
Co=4186(1- x)
Trong đó: X là nồng độ chất tan (% khối lượng)
Nhiệt dung riêng của dung dịch có nồng độ lớn hơn 20% tính theo cơng thức I.44;
STQTTB T1/ trang152
C= Ch.x + 4186(1-x) ( J/kg.độ)
Trong đó: Ch là nhiệt dung riêng của chất hịa tan khan ( khơng chứa nước) , ( J/kg.độ)
/>
Vì xđ=7 % nên áp dụng cơng thức: Co=4186(1- x)
 Co = 4186*(1-0,07)= 3892,98 (J/kg.độ)
 Nhiệt dung riêng của dung dịch sau khi ra khỏi nồi 1:
Ta có: x1=9,71%
C1=4186*(1-0,0971)=3779,54 (J/kg.độ)
 Nhiêt dung riêng của dung dịch sau khi ra khỏi nồi 2:
Ta có x2 = 15.03%
C2=4186(1- 0,1503)=3556,84(J/kg.độ)
 Nhiệt dung riêng của dung dịch ở nồi 3
17


Vì x3 = 30% => C= Ch.x + 4186(1-x) ( J/kg.độ)
C3 =4020.0,3+ 4186(1-0,3) = 4136,2 ( J/kg.độ)
4.7. Lập phương trình cân bằng nhiệt lượng và tính lượng hơi đốt cần thiết:
Gọi:












D1, D2, D3 là lượng hơi đốt nồi 1, nồi 2, nồi 3, kg/h.
Gđ, Gc là lượng dung dịch đầu và cuối, kg/h.
W1, W2, W3 là lượng hơi thứ bốc ra rừ nồi 1, nồi 2, nồi 3, kg/h.
Cđ, Cc là nhiệt dung riêng của dung dịch đầu và cuối, j/kg.độ.
tđ, tc nhiệt độ đầu và nhiệt độ cuối của dung dịch, 0C.
i1, i2, i3 là hàm nhiệt của hơi đốt nồi 1, nồi 2, nồi 3, kg/h.
i1’, i2’, i3’ là hàm nhiệt của hơi thứ nồi 1, nồi 2, nồi 3,J/kg.
Cn1, Cn2, Cn3 là nhiệt dung riêng của nước ngưng nồi 1, 2, 3, J/kg.độ.
θ1 θ2 θ3 nhiệt độ của nước ngưng nồi 1,2,3, 0C.
Qtt1, Qtt2, Qtt3 nhiệt tổn thất ra mơi trường sung quanh, J

Theo phương trình cân bằng nhiệt, lượng nhiệt vào bằng lượng nhiệt ra:
 Nhiệt lượng vào:
 Nồi 1:
- Do dung dịch đầu: GđCđtđ
- Do hơi đốt: D1i1
 Nồi 2:
- Do hơi đốt mang vào: D2t2
- Do dung dịch ở nồi 1 mang vào: (Gđ – W1)C1t1
 Nồi 3:
- Do hơi đốt mang vào : D3i3
- Do dung dịch nồi 2 mang vào: (Gđ – W1)C1t1
 Nhiệt lựợng ra:
 Nồi 1:
- Do hơi đốt mang ra: W1i’1

- Do dung dịch mang ra: (Gđ – W1)C1t1
- Do nước ngưng mang ra: D1Cn1 θ1
18


- Do tổn thất nhiệt chung: Qtt1 = 0.05D1(i1- Cn1 θ1)
 Nồi 2:
-

Do hơi thứ mang ra: W2i’2
Do dung dịch mang ra: (Gđ –W1 –W2)C2t2
Do nước ngưng mang ra: D2Cn2 θ2
Do tổn thất nhiệt chung: Qtt2 = 0.05D2(i2 – Cn2 θ2)

 Nồi 3:
-

Do hơi thứ mang ra: W3i’3
Do dung dịch mang ra: (Gđ –W1 –W2 –W3)C3t3
Do nước ngưng mang ra: D3Cn3 θ3
Do tổn thất nhiệt chung: Qtt3 = 0.05D3(i3 – Cn3 θ3)

 Phương trình cân bằng nhiệt lượng:
ΣQvào = ΣQra
 Nồi 1: GđCđtđ + D1i1 = W1i’1 + (Gđ – W1)C1t1 + D1Cn1 θ1 + 0.05D1(i1 – Cn1 θ1)
 Nồi 2: D2i2 + (Gđ –W1) = W2i’2 + (Gđ – W1- W2)C2t2 +D2Cn2 θ2 + 0.05D2(i2 – Cn2 θ2)
 Nồi 3: D3i3 + (Gđ –W1-W2)=W3i’3 + (Gđ–W1-W2-W3)C3t3 +D3Cn3θ3+ 0.05D3(i3–
Cn3θ3)
Với: D2 = W1; D3 = W2; W= W1+W2+W3 ; θ =thđ;
Thay vào giải ra ta được:

Bảng 4.4: Lượng hơi sau khi tính tốn
Lượng hơi
W1
W2
W3
D1

(kg/h)
1536,32
1020,45
794,81
2503,58

19


Chương 5: TÍNH TỐN THIẾT KẾ VÀ LỰA CHỌN THIẾT BỊ
5.1. Tính tốn, lựa chọn thiết bị cơ đặc
Lựa chọn thiết bị cô đặc chân không nhiều nồi loại SJN3 – 1500
Bảng 5.1: Thông số thiết bị
Thông số
Năng suất bay hơi (kg/h)

1500

Tiêu hao hơi nước bão hòa (kg/h)

1100

Áp suất hơi (Mpa)


< 0,1 Mpa

Lượng nước làm mát (Tấn/h)

27


Tính số nồi của 1 hệ thống cô đặc:

Khối lượng cà chua đưa vào công đoạn cô đặc: 4371 (kg/h)

Năng suất của thiết bị: 1500 (kg/h)

Số nồi cần: N =

Chọn thiết bị cô đặc chân khơng 3 nồi

Tính kích thước của 1 nồi cơ đặc

Năng suất sản phẩm: 1000 kg/h

Khối lượng riêng của cà chua: ρcà chua = 1024 kg/m3

Thể tích cà chua cơ đặc: V = m3 = 977 (lit)
Cô đặc ở nhiệt độ 42 – 950 C trong thời gian 30 phút, thì trong 1h sẽ cơ đặc được 2 mẻ
Sử dụng 4 hệ thống nồi cô đặc => Vcô đặc 1 lần = = 40.7 (lit)
Nồi cơ đặc có dạng hình trụ đứng => Vnồi = π.R2.h = 40,7
R2.h = 13 =>




h = 3.5 m
R=2m
Kích thước 1 nồi cơ đặc: ϕ = 2000 mm; H = 3500 mm

5.2.

Cấu tạo



20


Hình 5.1: Sơ đồ cấu tạo hệ thống cơ đặc 3 nồi
1, 2, 3. Bơm chân không phụ trợ; 4. Bơm chân khơng vịng nước; 5, 9. Bơm ln lưu; 6. Ống dẫn
nguyên liệu vào; 7. Bơm chuyển sản phẩm; 8. Động cơ cánh khuấy; 10. Bơm hút – luân lưu; 11.
Chiết quang kế điện tử; 12. Thiết bị ngưng tụ bán baromet; 13. Bình ngưng; 14, 15, 16. Van nạp
liệu bằng tay; 17, 18, 19. Van tự động điều chỉnh dòng sản phẩm; 20. Van tự động xả sản phẩm
đã cô đặc; 21. Role điều chỉnh mức; 22. Rơ le điều chỉnh nhiệt; 23. Van xả khơng khí; 24. Thiết
bị ống chùm lắp ngoài; 25, 26, 27. Van tay

(Nguồn: Tôn Thất Minh và các tác giả, 2017)

5.3.

Nguyên tắc vận hành

Trong q trình cơ đặc, dịch từ nồi I sau khi cô đạt nồng độ được chuyển

sang nồi II nhờ chênh lệch áp suất chân không, dịch từ nồi II sang nồi III do áp
suất cân bằng nên phải dùng bơm. Dịch sau nồi III được dẫn đến thiết bị thanh
trùng liên tục rồi vào hộp.
Nhiệt độ sôi của nồi I, II, III lần lượt là 92-95◦C, 42◦C, 42◦C.
Nồng độ dịch ba nồi tương ứng sau khi cô: 9-10%, 18-20%, 30%.
Để đảm bảo năng suất, dịch vào ba nồi phải đạt mức: nồi I dịch ngang kính
quan sát, nồi II trên ống truyền nhiệt 100 mm, nồi III mức dịch trên ống truyền
nhiệt 50 mm ( Tôn Thất Minh và các tác giả, 2017).
5.4.

Ưu điểm của thiết bị cô đặc chân không
-

Hiệu quả cao, tiêu thụ điện năng thấp.

Tốc độ nhanh, nhiệt độ bay hơi chân không thấp, giữ nguyên hương
liệu, màu và dinh dưỡng.
-

Thanh trùng, vệ sinh và an toàn.

-

Hiệu suất ổn định.
21


-

Kích thước nhỏ gọn, dễ vận hành, chi phí bảo trì thấp.


-

Cơ giới hóa, tự động hóa.

22


Tài liệu tham khảo
1. Đỗ Văn Đài – Nguyễn Trọng Khương – Trần quang Thảo – Võ Thị Ngọc Tươi,
Các qúa trình và thiết bị cơng nghệ hóa học, NXB Đại học và trung học chuyên
nghiệp.
2. Nguyễn Trọng Cẩn – Nguyễn Lệ Hà, Nguyên lý sản xuất đồ hộp thực phẩm,
NXB Khoa Học và Kỹ Thuật (2009).
3. Lê Mỹ Hồng, Cơng nghệ chế biến thực phẩm đóng hộp, Trường ĐH Cần
Thơ(2005).

4. Tôn Thất Minh, Phạm Anh Tuấn, Nguyễn Tân Thành - Các quá trình và
thiết bị trao đổi nhiệt tập II- Nhà xuất bản Bách Khoa Hà Nội, 2017
5. Nguyễn Văn Tiếp – Quách Đĩnh – Ngô Mỹ Văn, Kỹ thuật sản xuất đồ hộp rau
quả, NXB Thanh Niên.

6. Nguyễn Văn Tước, Rau quả và sản phẩm chế biến.
7. Trịnh Quang Tiếp, Kỹ thuật đồ hộp rau quả.
8. Nguyễn Văn Tiếp – Quách Đĩnh – Ngô Mỹ Văn, Kỹ thuật sản xuất đồ hộp rau
quả, NXB Thanh Niên (2000).
9. />10. />
ID=45&LangID=1&tabID=5&NewsID=861.
11. />12. />fbclid=IwAR3Q9soI1obM0R8Ig0j1Sbs28QMWJkItL9_Vv8SyCPRdxF967yU
NNpV3z-8.

13. />fbclid=IwAR2vYNNKxRTq_n_qXdixol2zUext06Adk3oErliqF1q9_yX7tt1uuDC7v4

23