Bi ging män hc Cạc quạ trçnh cå bn chãú biãún thỉûc pháøm
Chỉång 2
NHỈỴNG NGUN L CÀN BN TRONG CHÃÚ BIÃÚN THỈÛC PHÁØM
1. Tênh cháút cm quan v giạ trë dinh dỉåỵng ca thỉûc pháøm 9
1.1. Tênh cháút cm quan : 9
1.1.1. Cáúu trục 9
1.1.2. Mi vë 9
1.1.3. Mu sàõc 9
1.2. Giạ trë dinh dỉåỵng : 9
2. Cán bàòng váût cháút v nàng lỉåüng : 10
2.3. Cå hc lỉu cháút: 10
2.1. Thy tènh : 10
2.2. Thy âäüng : 10
3. Truưn nhiãût : 12
3.1. Dáùn nhiãût 13
3.1.1. Thỉûc pháøm 14
3.1.2. Váût liãûu bao bç 14
3.1.3. Váût liãûu cạch nhiãût 14
3.2. Âäúi lỉu nhiãût 14
3.3. Truưn nhiãût åí trảng thại khäng äøn âënh do dáùn nhiãût v âäúi lỉu 18
3.4. Ngưn nhiãût v phỉång phạp sỉí dủng trong chãú biãún thỉûc pháøm 19
3.4.1. Phỉång phạp truưn nhiãût trỉûc tiãúp 20
3.4.2. Phỉång phạp truưn nhiãût giạn tiãúp 20
nh hỉåíng ca nhiãût âäúi våïi vi sinh váût 21
4. Quạ trçnh liãn tủc v giạn âoản : 22
8
Bi ging män hc Cạc quạ trçnh cå bn chãú biãún thỉûc pháøm
1. T
ÊNH CHÁÚT CM QUAN V GIẠ TRË DINH DỈÅỴNG CA THỈÛC PHÁØM
1.1. Tênh cháút cm quan :
Âäúi våïi ngỉåìi tiãu dng, tênh cháút cm quan ca thỉûc pháøm l tênh cháút quan trng
nháút, nhỉỵng tênh cháút cm quan gäưm cáúu trục, mi vë, hçnh dảng v mu sàõc. Nhỉỵng tênh cháút
ny xạc âënh nhỉỵng såí thêch riãng âäúi våïi tỉìng loải sn pháøm. Nhỉỵng sỉû khạc biãût nh giỉỵa
cạc nhn hiãûu ca nhỉỵng sn pháøm giäúng nhau cng nh hỉåíng âạng kãø âãún kh nàng cháúp
nháûn ca sn pháøm. Cạc nh sn xút phi ln tçm cạch ci tiãún cäng nghãû chãú biãún âãø duy
trç hồûc tảo ra cạc tênh cháút cm quan mong mún chocạc sn pháøm thỉûc pháøm âäưng thåìi
gim båït cạc hỉ hng gáy ra do cạc quạ trçnh chãú biãún.
1.1.1.
Cáúu trục
Cáúu trục ca thỉûc pháøm xạc âënh bàòng âäü áøm, hm lỉåüng cháút bẹo, dảng v hm lỉåüng
carbohydrate cáúu trục (cellulose, tinh bäüt, cạc håüp cháút pectin) v protein. Thäng thỉåìng cáúu
trục ca thỉûc pháøm bë thay âäøi l do sỉû gim hm lỉåüng áøm hồûc cháút bẹo, do sỉû tảo thnh
hay phạ våí cạc cháút nh họa, do sỉû thy phán cạc carbohydrate hồûc do thy phán hay âäng
tủ protein.
1.1.2.
Mi vë
Vë thỉûc pháøm bao gäưm cạc vë màûn, ngt âàõng v chua. Nhỉỵng tênh cháút ny âỉåüc xạc
âënh bàòng cäng thỉïc cáúu tảo v háưu nhỉ khäng thay âäøi trong khi chãú biãún, ngoải trỉì mäüt säú
quạ trçnh nhỉ quạ trçnh hä háúp ca thỉûc pháøm tỉåi hồûc trong quạ trçnh lãn men (thay âäøi âäü
acid v vë ngt).
Thỉûc pháøm tỉåi cng chỉïa âỉûng häøn håüp nhỉỵng phỉïc cháút dãù bay håi nhỉỵng cháút ny
thỉåìng tảo ra mi thåm. Nhỉỵng håüp cháút ny cọ thãø bë hao hủt trong khi chãú biãún lm gim
cỉåìng âäü mi thåm hồûc tảo ra nhỉỵng mi khạc.Nhỉỵng håüp cháút mi (cháút dãù bay håi) cng
cọ thãø âỉåüc sinh ra dỉåïi tạc âäüng ca nhiãût, phọng xả ion, sỉû oxy họa hồûc ca enzyme âäúi
våïi protein, cháút bẹo v carbohydrate. Thê dủ : cạc sn pháøm ca phn ỉïng Maillard giỉỵa
amino acid v âỉåìng khỉí hay nhọm carbonyl, cạc sn pháøm ca sỉû phán gii cháút bẹo thnh
acid bẹo v sỉû chuøn họa tiãúp theo thnh aldehyde, ester v alcohol. Mi ca thỉûc pháøm m
chụng ta cm nháûn l do sỉû phäúi håüp phỉïc tảp ca hng tràm håüp cháút, mäüt säú håüp cháút ny
cọ tênh tỉång häø.
1.1.3.
Mu sàõc
Mu sàõc cng l mäüt trong nhỉỵng úu täú thãø hiãûn giạ trë cm quan ca thỉûc pháøm. Mu
sàõc tỉû nhiãn ca thỉûc pháøm cọ thãø bë thay âäøi do tạc âäüng ca cạc quạ trçnh chãú biãún nhiãût, sỉû
thay âäøi pH hồûc do sỉû oxy họa trong khi täưn trỉí. Mu täøng håüp thỉåìng cọ tênh äøn âënh cao
hån âäúi våïi tạc âäüng ca nhiãût, pH v ạnh sạng thỉåìng âỉåüc thãm vo âãø duy trç mu ca
mäüt säú loải thỉûc pháøm. Mäüt säú phn ỉïng họa hc ( phn ỉïng Maillard ) cọ thãø tảo mu mong
mún ( lm bạnh, chiãn ) hồûc mu xáúu trong khi sáúy, âọng häüp.
1.2. Giạ trë dinh dỉåỵng :
Nhiãưu quạ trçnh chãú biãún thỉûc pháøm khäng cọ hồûc ráút êt nh hỉåíng âãú giạ trë dinh
dỉåỵng ca thỉûc pháøm nhỉ cạc quạ trçnh phäúi träün, lm sảch, phán loải, sáúy thàng hoa v.v
Chãú biãún nhiãût l ngun nhán ch úu gáy ra sỉû thay âäøi giạ trë dinh dỉåỵng ca thỉûc
pháøm. Thê dủ sỉû häư họa tinh bäüt hay sỉû âäng tủ protein lm ci thiãûn kh nàng tiãu họa thỉûc
pháøm, cạc håüp cháút ỉïc chãú nhỉ cháút ỉïc chãú trypsin trong rau qu bë phạ hy. Tuy nhiãn nhiãût
9
Bi ging män hc Cạc quạ trçnh cå bn chãú biãún thỉûc pháøm
cng phạ hy mäüt säú vitamin khäng bãưn nhiãût, lm gim giạ trë sinh hc ca protein v lm
gia tàng sỉû oxy họa cháút bẹo.
Äxy họa l ngun nhán quan trng thỉï hai lm thay âäøi dinh dỉåỵng thỉûc pháøm. Quạ
trçnh ny xy ra khi thỉûc pháøm tiãúp xục våïi khäng khê hay do tạc âäüng nhiãût hồûc enzym oxy
họa nhỉ peroxidase, lipoxygenase. Nhỉỵng nh hỉåíng chênh ca quạ trçnh oxy họa l :
Ỵ Sỉû phán hy cháút bẹo thnh hydroperoxide v nhỉỵng phn ỉïng tiãúp theo tảo thnh
nhỉỵng håüp cháút carbonyl, hydroxy, v cạc acid bẹo mảch ngàõn v trong dáưu chiãn tảo thnh
âäüc täú.
Ỵ Sỉû phạ hy cạc vitamin nhảy cm våïi oxy.
2. C
ÁN BÀỊNG VÁÛT CHÁÚT V NÀNG LỈÅÜNG
:
Âënh lût bo ton váût cháút v nàng lỉåüng cọ thãø biãøu diãøn nhỉ sau :
⎨
⎧
⎭
⎬
⎫
⎩
⎨
⎧
−
⎭
⎬
⎫
⎩
⎨
⎧
+
⎭
⎬
⎫
⎩
⎨
⎧
−
⎭
⎬
⎫
⎩
⎨
⎧
=
⎭
⎬
⎫
⎩
thäúng hãûtrong
thủcháút tiãuVáût
thäúng hãûtrong
sinh racháút Váût
thäúng hãûkhi
cháút raVáût
thäúng hãûvo
cháút Váût
iãút bë) thäúng(th hãû tronglytêch
lỉåüng) (nàngcháút Váût
(1)
Ngun l ny âỉåüc ạp dủng trong háưu hãút cạc quạ trçnh chãú biãún thỉûc pháøm nhỉ phäúi
träün, lãn men, cä âàûc, sáúy
2.3. Cå hc lỉu cháút:
Nhiãưu loải thỉûc pháøm dảng lng âỉåüc váûn chuøn trong quạ trçnh chãú biãún v cạc loải
bäüt cng nhỉ thỉûc pháøm dảng hảt nh cng cọ thãø xem nhỉ lỉu cháút. Cạc cháút khê cng tn
theo nhỉỵng âënh lût tỉång tỉû nhỉ cháút lng v âäúi våïi mủc âêch tênh toạn cạc cháút khê âỉåüc
xem nhỉ l lỉu cháút cọ thãø nẹn âỉåüc. Do âọ viãûc nghiãn cỉïu lỉu cháút cọ mäüt táưm quan trng
trong chãú biãún thỉûc pháøm.Cå hc lỉu cháút ỉïng dủng vo trong chãú biãún thỉûc pháøm cọ thãø
chia thnh 2 lènh vỉûc l thy tènh hc v thy âäüng hc.
2.1. Thy tènh :
Tênh cháút thy tènh ca cháút lng l ạp sút täưn tải trong bçnh chỉïa. p sút ny ty
thüc vo khäúi lỉåüng riãng v âäü sáu hay khäúi lỉåüng ca lỉu cháút chỉïa trong bçnh. Lỉu cháút
åí âạy bçnh chỉïa s chëu ạp lỉûc cao hån åí bãư màût. p lỉûc ny nh hỉåíng âãún nhiãût âäü säi ca
lỉu cháút, âiãưu ny quan trng trong thiãút kãú cạc thiãút bë cä âàûc.
2.2. Thy âäüng :
Khi dng lỉu cháút chuøn âäüng s sinh ra ma sạt v lm thay âäøi thãú nàng, âäüng nàng
cng nhỉ l nàng lỉåüng dỉåïi dảng ạp sút. Nàng lỉåüng ca dng lỉu cháút cọ thãø âỉåüc bäø
sung bàòng cạch båm, hồûc bàòng cạch gia nhiãût lỉu cháút. Âãø tênh toạn cán bàòng nàng lỉåüng
ca lỉu cháút chuøn âäüng trong âỉåìng äúng, nh hỉåíng ca van hay ca nhỉỵng äúng näúi(äúng
cong) âäúi våïi lỉu lỉåüng hay ạp sút tảo ra do båm thỉåìng sỉí sủng phỉång trçnh Bernoulli
nhỉ sau :
z
2
z
1
(2)
10
Bi ging män hc Cạc quạ trçnh cå bn chãú biãún thỉûc pháøm
Hçnh 1 Dng chy khäng ma sạt
2
2
2
1
2
1
2
2
2
1
z
g
U
g
P
z
g
U
g
P
++=++
ρρ
PT 1
P : ạp sút tuût âäúi (Pa)
ρ : khäúi lỉåüng riãng (kg/m
3
)
U : váûn täúc trung bçnh ca lỉu cháút (m/s)
z : chiãưu cao cäüt lỉu cháút (m)
g : gia täúc trng trỉåìng 9,81m/s
2
K hiãûu 1,2 chè vë trê ca âiãøm kho sạt 1 v 2 trong âỉåìng äúng.
Trong báút k hãû thäúng lỉu cháút no cng täưn tải mäüt låïp mng mng lỉu cháút åí cảnh
bãư màût trãn âọ lỉu cháút chuøn âäüng. Bãư dáưy låïp mng mng ny ty thüc vo váûn täúc, âäü
nhåït, khäúi lỉåüng riãng v nhiãût âäü lỉu cháút. Nhỉỵng lỉu cháút chuøn âäüng åí váûn täúc tháúp hay
nhỉỵng lỉu cháút cọ âäü nhåït cao khi chuøn âäüng cọ thãø xem nhỉ nhỉỵng låïp mng chuøn
âäüng chäưng lãn nhau khäng cọ sỉû xạo träün. Âiãưu ny tảo ra sỉû chuøn âäüng ca lỉu cháút
trong dng chy âån gin gi l chy táưng. Trong âỉåìng äúng, lỉu cháút cọ täúc âäü cao nháút åí
trung tám v bàòng 0 åí thnh äúng. Khi váûn täúc ca lỉu cháút vỉåüt qua mäüt váûn täúc no âọ ty
thüc vo tênh cháút ca lỉu cháút v âỉåìng äúng, nhỉỵng låïp mng lỉu cháút åí trảng thại chy táưng träün
láøn vo nhau v tảo thnh dng chy xoạy räúi.
váûn täúc
låïp mng mng
váûn täúc
váûn täúc
Hçnh 3 : Dng chy táưng Dng chy räúi
Hçnh 2 : Phán bäú váûn täúc lỉu cháút trong äúng
v låïp mng mng cảnh thnh äúng
Tênh cháút ca dng chy âỉåüc âàûc trỉng bàòng säú khäng thỉï ngun gi l chøn säú
Reynold âỉåüc xạc âënh theo biãøu thỉïc sau :
μ
ρ
DU
=Re
PT 2
Re : chøn säú Reynold (khäng thỉï ngun)
D : âỉåìng kênh äúng (m)
U : váûn täúc trung bçnh lỉu cháút (m/s)
ρ : khäúi lỉåüng riãng lỉu cháút (kg/m3)
11
Bi ging män hc Cạc quạ trçnh cå bn chãú biãún thỉûc pháøm
μ : âäü nhåït ca lỉu cháút (Pa.s)
Cọ 3 trỉåìng håüp :
- Re < 2100 dng chy ca lỉu cháút l dng chy táưng.
- Re > 4000 dng chy ca lỉu cháút l dng chy xoạy räúi.
- 2100 < Re < 4000 trảng thại dng chy ca lỉu cháút âỉåüc gi l trảng thại chuøn
tiãúp, lỉu cháút cọ thãø åí trảng thại chy táưng hồûc chy räúi ty tỉìng thåìi âiãøm khạc nhau.
Nhỉỵng tênh cháút khạc nhau ca dng lỉu cháút cọ liãn quan âãún quạ trçnh truưn nhiãût
v phäúi träün; dng chy xoạy räúi tảo ra nhỉỵng låïp lỉu cháút mng hån lm cho täúc âäü truưn
nhiãût cao hån. Chøn säú Reynold cọ thãø sỉí dủng âãø tênh nàng lỉåüng cáưn thiãút cho båm v
thiãút bë phäúi träün, sỉí dủng trong cạc quạ trçnh nghiãưn v träün.
Trong dng chy xoạy räúi, nhỉỵng pháưn tỉí lỉu cháút chuøn âäüng theo mi hỉåïng v
nhỉỵng cháút ràõn duy trç trong dảng huưn ph dãù dng hån lm gim sỉû tảo thnh nhỉỵng cháút
làõng (càûn) trong thiãút bë truưn nhiãût v ngàn cn cháút ràõn làõng trong âỉåìng äúng. Âäúi våïi
dng chy táưng, thåìi gian lỉu lải ca nhỉỵng pháưn tỉí riãng biãût s di hån trong âỉåìng äúng.
Âiãưu ny ráút quan trng khi tênh toạn thåìi gian lỉu lải cáưn thiãút âãø xỉí l nhiãût thỉûc pháøm lng
vç cáưn thiãút phi bo âm táút c cạc pháưn ca thỉûc pháøm nháûn âỉåüc lỉåüng nhiãût u cáưu.
Lỉu cháút chy xoạy räúi s gáy ra máút mạt do ma sạt hån l lỉu cháút chy táưng do âọ
cáưn phi nháûn nàng lỉåüng nhiãưu hån do båm cung cáúp. Sỉû gim ạp sút trong âỉåìng äúng ty
thüc vo khäúi lỉåüng riãng v âäü nhåït ca lỉu cháút, ty thüc vo chiãưu di v âỉåìng kênh
äúng.
3. T
RUƯN NHIÃÛT
:
Nhiãưu quạ trçnh chãú biãún thỉûc pháøm liãn quan âãún sỉû truưn nhiãût vo trong hay láúy
nhiãût ra khi thỉûc pháøm. Nhiãût cọ thãø âỉåüc truưn theo 3 phỉång phạp l dáùn nhiãût, âäúi lỉu
nhiãût v bỉïc xả nhiãût :
- Bỉïc xả nhiãût l sỉû truưn nhiãût bàòng sọng âiãûn tỉì.
- Dáùn nhiãût l sỉû di chuøn nhiãût bàòng cạch truưn trỉûc tiãúp nàng lỉåüng phán tỉí bãn
trong váût ràõn.
- Âäúi lỉu nhiãût l sỉû truưn nhiãût do mäüt nhọm phán tỉí di chuøn do sỉû khạc nhau vãư
khäúi lỉåüng riãng hồûc do kãút qu ca sỉû khúy träün.
Trong háưu hãút cạc ỉïng dủng c 3 dảng truưn nhiãût cng xy ra âäưng thåìi trong âọ 1
dảng giỉí vai tr ch úu v quan trng hån 2 dảng cn lải.
Sỉû truưn nhiãût äøn âënh xy ra khi cọ sỉû sai khạc nhiãût âäü cäú âënh giỉỵa 2 váût thãø.
Lỉåüng nhiãût âi vo mäüt váût thãø bàòng våïi lỉåüng nhiãût thoạt ra v khäng cọ sỉû thay âäøi nhiãût
âäü ca váût thãø. Quạ trçnh ny xy ra khi nhiãût âỉåüc truưn qua tỉåìng ca kho lảnh nãúu nhiãût
âäü ca kho v nhiãût âäü mäi trỉåìng khäng thay âäøi hồûc trong cạc quạ trçnh liãn tủc ngay khi
cạc âiãưu kiãûn hoảt âäüng â âỉåüc äøn âënh. Tuy nhiãn trong háưu hãút cạc quạ trçnh chãú biãún thỉûc
pháøm nhiãût âäü ca thỉûc pháøm v nhiãût âäü mäi trỉåìng liãn tủc thay âäøi v vç váûy thỉåìng l
cạc quạ trçnh truưn nhiãût khäng äøn âënh. Tênh toạn truưn nhiãût åí nhỉỵng âiãưu kiãûn ny thç
ráút phỉïc tảp. Âãø âån gin khi tênh toạn cáưn phi cọ cạc gi thiãút ban âáưu v trong mäüt säú
trỉåìng håüp cáưn phi sỉí dủng âäư thë thỉûc nghiãûm âãø cho låìi gii gáưn âụng.
12
Bi ging män hc Cạc quạ trçnh cå bn chãú biãún thỉûc pháøm
3.1. Dáùn nhiãût
Lỉåüng nhiãût âỉåüc truưn bàòng dáùn nhiãût âỉåüc xạc âënh dỉûa vo sỉû sai biãût nhiãût âäü
giỉía thỉûc pháøm v mäi trỉåìng, v nhiãût tråí âäúi våïi quạ trçnh. ÅÍ âiãưu kiãûn äøn âënh, lỉåüng
nhiãût âỉåüc truưn do dáùn nhiãût âỉåüc xạc âënh theo cäng thỉïc nhỉ sau :
x
KA
Q
)21(
θθ
−
=
PT 3
Q : Lỉåüng nhiãût âỉåüc truưn (j/s)
k : Hãû säú dáùn nhiãût (j/ms
0
K hồûc w/m
0
K)
A : Diãûn têch bãư màût truưn nhiãût (m
2
)
(θ
1
- θ
2
) : Chãnh lãûch nhiãût âäü (
0
C)
x : Bãư dáưy váût liãûu (m)
(θ
1
- θ
2
)/x : cn gi l gradient nhiãût âäü.
Hãû säú dáùn nhiãût ca váût liãûu ca thỉûc pháøm v mäüt säú váût liãûu khạc âỉåüc cho åí bng 1
Màûc d thẹp khäng gè dáùn nhiãût kẹm hån so våïi nhäm v âäưng, nhỉng kh nàng phn
ỉïng họa hc ráút kẹm so våïi cạc kim loải khạc âàûc biãût âäúi våïi cạc thỉûc pháøm cọ tênh acid v
thỉåìng âỉåüc sỉí dủng âãø chãú tảo thiãút bë chãú biãún thỉûc pháøm nháút l nhỉỵng thiãút bë tiãúp xục
trủc tiãúp våïi thỉûc pháøm.
Hãû säú dáùn nhiãût ca thỉûc pháøm ty thüc vo tênh cháút ca thỉûc pháøm ( nhỉ cáúu trục tãú
bo, lỉåüng khäng khê giỉỵa cạc tãú bo, hm lỉåüng áøm ), nhiãût âäü v ạp sút mäi trỉåìng.
♦
Dáøn nhiãût åí trảng thại khäng äøn âënh :
Nhiãût âäü bãn trong thỉûc pháøm åí mäüt thåìi âiãøm âỉåüc cho trong quạ trçnh chãú biãún ty
thüc vo thåìi gian gia nhiãût hay lm ngüi v vë trê ca thỉûc pháøm do âọ nhiãût âäü ny thay
âäøi liãn tủc. Nhỉỵng úu täú nh hỉåíng âãún sỉû thay âäøi nhiãût âäü l :
(1) Nhiãût âäü mäi trỉåìng
(2) Hãû säú dáùn nhiãût ca thỉûc pháøm
(3) Nhiãût dung riãng ca thỉûc pháøm.
Hãû säú khuúch tạn nhiãût liãn hãû våïi hãû säú dáùn nhiãût, nhiãût dung riãng v khäúi lỉåüng
riãng ca thỉûc pháøm nhỉ sau :
C
k
ρ
α
=
PT 4
α : hãû säú khúch tạn nhiãût (m
2
/s)
k : hãû säú dáùn nhiãût (W/m
0
K)
C : Nhiãût dung riãng (j/kg
0
K)
ρ : Khäúi lỉåüng riãng (kg/m
3
)
Phỉång trçnh càn bn âäúi våïi truưn nhiãût åí trảng thại khäng äøn âënh theo hỉåïng x l :
2
2
d
k
dx
dt
d
θθ
=
PT 5
: gi l thay âäøi nhiãût âäü theo thåìi gian
dt
dθ
13
Bi ging män hc Cạc quạ trçnh cå bn chãú biãún thỉûc pháøm
Bng 1 Hãû säú dáùn nhiãût ca váût liãûu ca thỉûc pháøm v mäüt säú váût liãûu khạc
Loải váût liãûu Hãû säú dáùn nhiãût (w/m
0
K) Nhiãût âäü âo (
0
C)
Váût liãûu xáy dỉûng
0
220
- Nhäm
0
388
- Âäưng
20
21
- Thẹp khäng gè
0
45 ÷ 400
- Cạc kim loải khạc
20
0,69
- Gảch
20
0,87
- Bã täng
3.1.1. Thỉûc pháøm
20
0,17
- Dáưu ä liu
20
0,56
- Sỉỵa
-10
1,30
- Thët b lảnh âäng
3,8
0,48
- Thët heo
-10
1,66
- Cạ ngỉì lảnh âäng
20
0,56
- Nỉåïc tạo
0 ÷ 15
0,41
- Nỉåïc cam
-8
0,96
- Trỉïng
0
2,25
- Nỉåïc âạ
0
0,57
- Nỉåïc
3.1.2. Váût liãûu bao
bç
20
0,07
20
0,52
- Giáúy carton
20
0,55
- Thy tinh
20
0,29
- Polyethylene
- Polyvinylchloride
3.1.3. Váût liãûu
cạch nhiãût
0,036 0
0,026 0
- Bt polystyrene
0,026 ÷ 0,052 30
- Bt polyurethane
- Cạc dảng khạc
3.2. Âäúi lỉu nhiãût
Khi mäüt lỉu cháút thay âäøi nhiãût âäü s dáùn âãún thay âäøi khäúi lỉåüng riãng v tảo ra quạ
trçnh âäúi lỉu nhiãût tỉû nhiãn (thê dủ nhỉ sỉû chuøn âäüng ca lỉu cháút bãn trong âäư häüp trong
thåìi gian tiãût trng)
Sỉû âäúi lỉu cỉåíng bỉïc xy ra khi mạy khúy hay quảt âỉåüc sỉí dủng âãø khúy träün lỉu
cháút. Âiãưu ny s lm cho täúc âäü truưn nhiãût cao hån v phán bäú lải nhiãût âäü nhanh hån. Do
âọ âäúi lỉu cỉåíng bỉïc âỉåüc sỉí dủng räüng ri trong cäng nghiãûp chãú biãún thỉûc pháøm. Lỉåüng
nhiãût truưn tỉì bãư màût ỉu cháút nọng âãún bãư màût thỉûc pháøm âỉåüc tênh theo cäng thỉïc sau :
Q = h
s
A(
θ
b
-
θ
) PT 6
s
Q :Lỉåüng nhiãût âỉåüc truưn trong âån vë thåìi gian j/s
14
Bi ging män hc Cạc quạ trçnh cå bn chãú biãún thỉûc pháøm
h :Hãû säú truưn nhiãût bãư màût w/m
20
K
s
A :Diãûn têch bãư màût truưn nhiãût m
2
θ
b
:Nhiãût âäü khäúi lỉu cháút
:Nhiãût âäü bãư màût váût liãûu
θ
s
Hãû säú truưn nhiãût bãư màût l sỉû âo lỉåìng nhiãût tråí ca dng nhiãût gáy ra do låïp mng
mng v do âọ tỉång tỉû nhỉ tè lãû k/x trong phỉång trçnh dáùn nhiãût. Vç váûy, trong trỉåìng håüp
chy räúi s cao hån hãû säú ny trong trỉåìng håüp chy táưng. Hãû säú truưn nhiãût bãư màût ca mäüt
säú váût liãûu nhỉ sau
Hçnh 2 Hãû säú truưn nhiãût bãư màût ca mäüt säú váût liãûu
Hãû säú truưn nhiãût bãư màût (w/m K) Loải ạp dủng
20
Cháút lng säi
2400 ÷ 6000
Cä âàûc
Håi nỉåïc bo ho ngỉng tủ
12000
Âäư häüp, cä âàûc
Håi nỉåïc ngỉng tủ
- 3% khäng khê
3500
Âọng häüp
- 6% khäng khê
1200
Âọng häüp
NH
3
ngỉng tủ
6000
Lm lảnh, lảnh âäng
Cháút lng chy qua âỉåìng äúng
- âäü nhåït tháúp
1200 ÷ 6000
Thanh trng
- âäü nhåït cao
120 ÷ 1200
Cä âàûc
Khäng khê chuøn âäüng
30
Lảnh âäng, nỉåïng bạnh
Khäng khê
6
Kho bo qun lảnh
Theo bng dỉí liãûu trãn nháûn tháúy truưn nhiãût qua khäng khê thç cháûm hån truưn nhiãût
qua lỉu cháút lng. Vç váûy thiãút bë trao âäøi nhiãût sỉí dủng khäng khê lm cháút ti nhiãût s cọ
kêch thỉåïc låïn hån khi sỉí dủng håi nỉåïc. Sỉû hiãûn diãûn ca khäng khê trong håi nỉåïc cng
lm gim quạ trçnh truưn nhiãût.
Hãû säú truưn nhiãût bãư màût ty thüc vo tênh cháút váût l ca lỉu cháút (nhỉ khäúi lỉåüng
riãng, âäü nhåït, nhiãût dung riãng), sỉû chãnh lãûch nhiãût âäü, chiãưu di hồûc âỉåìng kênh váût thãø
dỉåïi âiãưu kiãûn quan sạt. Âãø âàûc trỉng cho cạc úu täú ny thỉåìng dng cạc chøn säú khäng
thỉï ngun :
k
Dh
Nu
c
=
- Chøn säú Nusselt PT 7
k
C
Pr
p
μ
=
PT 8
- Chøn säú Prandtl
2
23
gD
Gr
μ
θΔβρ
=
- Chøn säú Grashof
PT 9
h :Hãû säú truưn nhiãût âäúi lỉu åí bãư màût tiãúp xục pha w/m
2 0
K
c
D :Âàûc tênh vãư kêch thỉåïc (chiãưu di hồûc âỉåìng kênh) m
k :Hãû säú dáùn nhiãût ca lỉu cháút w/m
0
K
Cp :Nhiãût dung riãng åí ạp sút khäng âäøi j/kg
0
C
ρ :Khäúi lỉåüng riãng kg/m
3
15
Bi ging män hc Cạc quạ trçnh cå bn chãú biãún thỉûc pháøm
16
μ :Âäü nhåït Ns/m
2
g :Gia täúc trng trỉåìng m/s
2
β :Hãû säú dn nåí nhiãût m/m
0
K
Δθ :Chãnh lãûch nhiãût âäü
0
C
U :Váûn täúc trung bçnh ca lỉu thãø m/s
Âäúi våïi dng chy táưng trong âỉåìng äúng
33,0
L
D
RePr1,62
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
=Nu
PT 10
⎟
⎠
⎞
θ
a
θ
b
θ
1
θ
2
θ
3
Kim loải
Nọng
Lản
h
Låïp mng mng
N
h
i
ãû
t
â
äü
Khong cạch
L : chiãưu di âỉåìng äúng (m). Khi
⎜
⎛
> 120 táút c tênh cháút váût l âỉåüc âo åí
nhiãût âäü trung bçnh ca khäúi lỉu cháút.
⎝
L
D
RePr
Âäúi våïi dng chy räúi trong âỉåìng äúng :
PT 11
n0,8
Pr0,023Re Nu =
Trong trỉåìng håüp gia nhiãût n = 0,4 v trỉåìng håüp lm ngüi n = 0,3
Khi Re > 10000, âäü nhåït âỉåüc âo åí nhiãût âäü trung bçnh ca låïp lỉu cháút mng cảnh bãư
màût chy v cạc tênh cháút váût l khạc âỉåüc âo åí nhiãût âäü trung bçnh ca mäi trỉåìng.
Chøn säú Grashof âỉåüc sỉí dủng trong trỉåìng håüp âäúi lỉu tỉû nhiãn v khäng cọ sỉû chy
räúi trong lỉu cháút.
Hçnh
3 Thay âäøi nhiãût âäü tỉì lỉu cháút nọng qua thnh bçnh chỉïa v âãún lỉu cháút lảnh
Háưu hãút cạc trỉåìng håüp truưn nhiãût trong chãú biãún thỉûc pháøm l quạ trçnh truưn nhiãût
âi qua mäüt säú váût liãûu khạc nhau. Thê dủ nhỉ truưn nhiãût tỉì mäüt lỉu cháút nọng âi qua thnh
bçnh chỉïa v âãún lỉu cháút thỉï hai nhỉ trong hçnh v.Nhiãût âäü chãnh lãûch täøng quạt âỉåüc tênh
nhỉ sau :
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
++=−
ba
ba
hk
x
hA
Q
11
θθ
PT 12
Bi ging män hc Cạc quạ trçnh cå bn chãú biãún thỉûc pháøm
Täøng nhiãût tråí ca dng nhiãût âỉåüc âàûc trỉng bàòng hãû säú truưn nhiãût täøng quạt (overall
heat transfer coefficient) v lỉåüng nhiãût truưn s âỉåüc tênh theo cäng thỉïc :
PT 13
) UA( Q
ba
θθ
−=
U âỉåüc gi l hãû säú truưn nhiãût täøng quạt : )
ba
hk
x
hU
111
++=
PT 14
Hãû säú truưn nhiãût täøng quạt l thäng säú quan trng âãø âạnh giạ hiãûu qu ca quạ trçnh
gia nhiãût hay lm ngüi âäúi våïi cạc loải thiãút bë truưn nhiãût khạc nhau.
Dng lỉu cháút ngỉåüc chiãưu cọ hiãûu sút truưn nhiãût cao hån vç váûy thỉåìng âỉåüc sỉí
dủng trong cạc thiãút bë trao âäøi nhiãût. Tuy nhiãn sỉû chãnh lãûch nhiãût âäü thay âäøi theo tỉìng
âiãøm khạc nhau trong thiãút bë trao âäøi nhiãût do âọ chãnh lãûch nhiãût âäü trung bçnh logarithm
âỉåüc sỉí dủng trong tênh toạn :
Våïi θ
1
> θ
2
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
Δ
Δ
Δ
−Δ
=Δ
2
1
21
θ
θ
θθ
θ
Ln
m
PT 15
Trong trỉåìng håüp trao âäøi nhiãût giạn âoản thåìi gian gia nhiãût xạc âënh theo cäng thỉïc
nhỉ sau :
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
−
−
=
fh
ih
UA
mc
t
θθ
θθ
ln
PT 16
m : Khäúi lỉåüng kg
c : Nhiãût dung riãng J/kg
0
K
: Nhiãût âäü mäi trỉåìng gia nhiãût
0
C
θ
h
: Nhiãût âäü ban âáưu
0
C
θ
i
: Nhiãût âäü sau cng
0
C
θ
f
A : Diãûn têch bãư màût m
2
U : Hãû säú truưn nhiãût täøng quạt W/m
2 0
K
17
Bi ging män hc Cạc quạ trçnh cå bn chãú biãún thỉûc pháøm
Song song ngỉåüc chiãưu
θ
1
θ
1
θ
2
θ
2
θ
2
θ
1
θ
2
Hçnh 4 Så âäư thiãút bë trao âäøi nhiãût song song v ngỉåüc dng
3.3. Truưn nhiãût åí trảng thại khäng äøn âënh do dáùn nhiãût v âäúi lỉu
Khi thỉûc pháøm åí dảng ràõn âỉåüc gia nhiãût hay lm ngüi bàòng mäüt lỉu cháút, nhiãût tråí
âäúi våïi quạ trçnh truưn nhiãût l hãû säú truưn nhiãût bãư màût v hãû säú dáùn nhiãût ca thỉûc pháøm.
Hai thäng säú ny liãn hãû qua chøn säú Biot (Bi) âỉåüc tênh theo cäng thỉïc :
k
h
Bi
δ
=
PT 17
Bi : chøn säú Biot
h : hãû säú truưn nhiãût bãư màût W/m
2 0
K
k : hãû säú dáùn nhiãût W/m
0
K
δ : âàûc tênh hçnh hc ca thỉûc pháøm m
ÅÍ giạ trë chøn säú Bi < 0,2 låïp mng mng trãn bãư màût l nhiãût tråí ch úu âäúi våïi
dng nhiãût, thåìi gian gia nhiãût cáưn thiãút cọ thãø tênh nhỉ trong trỉåìng håüp trao âäøi nhiãût giạn
âoản (phỉång trçnh (17)) v sỉí dủng hãû säú truưn nhiãût bãư màût h
s
thay cho hãû säú truưn nhiãût
täøng quạt U. Tuy nhiãn, trong háưu hãút cạc ạp dủng hãû säú dáùn nhiãût ca thỉûc pháøm giåïi hản
täúc âäü truưn nhiãût (Bi > 0,2) viãûc tênh toạn ráút phỉïc tảp v phi sỉí dủng cạc gin âäư âãø gii
cạc phỉång trçnh truưn nhiãût åí trảng thại khäng äøn âënh âäúi våïi nhỉỵng thỉûc pháøm cọ hçnh
dảng hçnh hc âån gin. Nhỉíng gin âäư ny liãn hãû våïi hãû säú nhiãût âäü, chøn säú Fourier (Fo)
(chøn säú khäng thỉï ngun liãn hãû våïi hãû säú dáùn nhiãût, kêch thỉåïc ca váût liãûu v thåìi gian
18
Bi ging män hc Cạc quạ trçnh cå bn chãú biãún thỉûc pháøm
gia nhiãût hay lm ngüi) v chøn säú Bi. Hãû säú nhiãût âäü v chøn säú Fourier xạc âënh theo
cäng thỉïc nhỉ sau :
Hçnh 5
Gin âäư sỉí dủng trong truưn nhiãût khäng äøn âënh
ih
fh
R
θθ
θθ
θ
−
−
=
PT 18
2
δ
ρ
t
c
k
Fo =
PT 19
θR :hãû säú nhiãût âäü
θ
h
:nhiãût âäü mäi trỉåìng
θ
:nhiãût âäü ban âáưu
i
θ
:nhiãût âäü cúi
f
Fo :chøn säú Fourier
3.4. Ngưn nhiãût v phỉång phạp sỉí dủng trong chãú biãún thỉûc pháøm
Chi phê nàng lỉåüng cho quạ trçnh chãú biãún thỉûc pháøm l mäüt trong nhỉỵng úu täú
chênh cáưn âỉåüc xem xẹt trong khi chn lỉûa phỉång phạp chãú biãún. Nhỉỵng nhiãn liãûu khạc
nhau s cọ nhỉỵng ỉu âiãøm v nhỉỵng giåïi hản riãng trong cạc váún âãư vãư chi phê, mỉïc âäü an
ton, sỉû tiãûn dủng, sỉû nhiãøm báøn vo thỉûc pháøm, chi phê váûn hnh v âáưu tỉ thiãút bë truưn
nhiãût.Nhỉỵng ngưn nàng lỉåüng thỉåìng âỉåüc sỉí dủng trong chãú biãún thỉûc pháøm l : âiãûn, gas
v dáưu.Nhỉỵng nhiãn liãûu dảng ràõn nhỉ anthracite, than âạ, gäø v than gäø chè âỉåüc sỉí dủng åí
mỉïc âäü nh. Ỉu âiãøm v giåïi hản ca tỉìng loải nhiãn liãûu nhỉ sau :
19
Bi ging män hc Cạc quạ trçnh cå bn chãú biãún thỉûc pháøm
Bng 3 : Ỉu âiãøm v giåïi hản ca tỉìng loải nhiãn liãûu
Âiãûn Gas Nhiãn liãûu lng Nhiãn liãûu ràõn
Nàng lỉåüng trãn âån vë khäúi
lỉåüng hồûc thãø têch
- tháúp cao trung bçnh →
cao
Chi phê / kJ nàng lỉåüng cao tháúp tháúp tháúp
Chi phê thiãút bë truưn nhiãût tháúp tháúp cao cao
Hiãûu qu sỉí dủng nhiãût cao trung bçnh → cao trung bçnh → tháúp tháúp
Sỉû tiãûn dủng cao cao Tháúp tháúp
Mỉïc nguy hiãøm do chạy näø tháúp cao Tháúp tháúp
Kh nàng gáy nhiãøm thỉûc
pháøm
tháúp tháúp Cao cao
Chi phê lao âäüng v âiãưu
khiãøn
tháúp tháúp Tháúp cao
3.4.1.
Phỉång phạp truưn nhiãût trỉûc tiãúp
Trong phỉång phạp truưn nhiãût trỉûc tiãúp nhiãût v nhỉỵng sn pháøm ca sỉû chạy nhiãn
liãûu tiãúp xục trỉûc tiãúp våïi thỉûc pháøm nãn thỉûc pháøm cọ thãø bë nhiãøm mi r rãût. Do âọ
phỉång phạp truưn nhiãût ny chè sỉí dủng gas v mäüt lỉåüng nh nhiãn liãûu lng. Cáưn phán
biãût phỉång phạp gia nhiãût trỉûc tiãúp v phỉång phạp gia nhiãût bàòng cạch phun håi nỉåïc trỉûc
tiãúp vç håi nỉåïc âỉåüc tảo ra åí mäüt nåi khạc khäng phi phán xỉåíng chãú biãún.
3.4.2.
Phỉång phạp truưn nhiãût giạn tiãúp
Trong phỉång phạp truưn nhiãût giạn tiãúp, thiãút bë trao âäøi nhiãût âỉåüc sỉí dủng âãø ngàn
cạch sỉû tiãúp xục ca thỉûc pháøm v cạc sn pháøm ca sỉû chạy. Thiãút bë trao âäøi nhiãût giạn tiãúp
dảng âån gin nháút gäưm cọ nhiãn liãûu âỉåüc âäút chạy phêa dỉåïi táúm kim loải v nhiãût âỉåüc
truưn tỉì táúm kim loải âãún thỉûc pháøm bàòng nàng lỉåüng bỉïc xả tỉì táúm kim loải. Thiãút bë trao
âäøi nhiãût giạn tiãúp âỉåüc sỉí dủng phäø biãún trong chãú biãún thỉûc pháøm nháút l håi nỉåïc âỉåüc tảo
ra bàòng thiãút bë trao âäøi nhiãût (näưi håi) åí xa khu vỉûc chãú biãún, thiãút bë trao âäøi nhiãût thỉï hai s
chuøn nàng lỉåüng tỉì håi nỉåïc âãún thỉûc pháøm åí nhỉỵng âiãưu kiãûn kiãøm soạt hồûc cọ thãø phun
håi nỉåïc trỉûc tiãúp vo thỉûc pháøm.
20
Bi ging män hc Cạc quạ trçnh cå bn chãú biãún thỉûc pháøm
3.4.3.
nh hỉåíng ca nhiãût âäúi våïi vi sinh váût
Hiãûu qu bo qun ca quạ trçnh chãú biãún nhiãût l do sỉû biãún tênh protein lm máút hoảt
tênh ca cạc enzyme v cạc quạ trçnh trao âäøi cháút do enzyme xục tạc trong vi sinh váût. Täúc
âäü phạ hy l theo phn ỉïng báûc 1 cọ nghéa l khi thỉûc pháøm âỉåüc gia nhiãût âãún nhiãût âäü â
âãư giãút cạc vi sinh váût nhiãøm vo, tè lãû pháưn tràm vi sinh váût bë chãút giäúng nhau trong khong
thåìi gian âỉåüc cho khäng kãø âãún säú lỉåüng vi sinh váût hiãûn diãûn ban âáưu v âỉåüc biãøu diãøn
bàòng âỉåìng tè lãû chãút. Thåìi giancáưn thiãút âãø giãút 90% säú vi sinh váût (gim säú lỉåüng vi sinh
váût 10 láưn) âỉåüc gi l thåìi gian gim 10 láưn hay trë säú D. Trë säú D khạc nhau âäúi våïi nhỉỵng
loải vi sinh váût khạc nhau. Trë säú D cng låïn thç kh nàng chëu nhiãût cng cao.
Sỉû phạ hy vi sinh váût ty thüc vo nhiãût âäü, nhiãût âäü cng cao vi sinh váût chãút cng
nhanh, Bàòng cạch biãøu diãøn trë säú D åí cạc nhiãût âäü khạc nhau, âỉåìng thåìi gian chãút nhiãût
âỉåüc xáy dỉûng. Hãû säú gọc ca âỉåìng thåìi gian chãút nhiãût ny gi l trë säú Z l trë säú
nhiãût âäü tênh bàòng âäü C u cáưu gia tàng âãø lm thay âäøi trë säú D 10 láưn . Trë säú D v Z âàûc
trỉng cho sỉû khạng nhiãût ca vi sinh váût, enzyme v cạc thnh pháưn họa hc trong thỉûc
pháøm. Kh nàng khạng nhiãût ca vi sinh váût phủ thüc vo nhiãưu úu täú. Tuy nhiãn, nhỉỵng
úu täú sau âáy l nhỉỵng úu täú quan trng nh hỉåíng âãún kh nàng khạng nhiãût ca vi sinh
váût :
Thåìi
gian
gim
10 láưn
(phụt)
Nhiãût âäü (
0
C)
Hçnh 6 Sỉû chãút nhiãût ca vi sinh váût
n Loải vi sinh váût : nhỉỵng loải vi sinh váût khạc nhau thç kh nàng khạng nhiãût khạc
nhau. bo tỉí cọ kh nàng khạng nhiãût cao hån tãú bo sinh trỉåíng.
o Âiãưu kiãûn phạt triãøn ca tãú bo hồûc tảo thnh bo tỉí :
- Nhiãût âäü : bo tỉí sinh ra åí nhiãût âäü cao s cọ kh nàng khạng nhiãût cao hån bo tỉí
sinh ra åí nhiãût âäü tháúp hån.
- Giai âoản phạt triãøn (tøi) ca vi sinh váût
- Mäi trỉåìng phạt triãøn.
p Âiãưu kiãûn xỉí l nhiãût :
21
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét