LẬP LUẬN KINH TẾ
Mặt bằng đặt phân xưởng
Địa điểm đƣợc chọn để xây dụng nhà máy cần đáp ứng các nhƣ cầu sau:
- Phù hợp với địa phương nơi đặt nhà máy
- Gần nguồn cung cấp nguyên liệu và nơi tiêu thụ sản phẩm
- Đảm bảo các nguồn điện, nước, nhiên liệu
- Vấn đề cấp thoát nước dễ dàng
- Nguồn nhân lực dồi dào
Qua quan sát tìm hiểu em chọn khu công nghiệp Bắc Vinh thuộc xã Hƣng Đông tp.Vinh, Tỉnh Nghệ An nơi đặt nhà máy.
Giao thông vận tải
Khu công nghiệp Bắc Vinh, tọa lạc tại xã Hưng Đông, thành phố Vinh, tỉnh Nghệ An, sở hữu hệ thống giao thông thuận lợi với đường sắt, đường bộ và đường thủy Nằm sát quốc lộ 1A, khu công nghiệp này dễ dàng kết nối với các tỉnh miền Bắc như Ninh Bình, Thái Bình, Hà Nội và miền Trung như Hà Tĩnh, Quảng Bình, Thanh Hóa, tạo điều kiện thuận lợi cho việc thu mua nguyên liệu và tiêu thụ sản phẩm.
Nguồn cung cấp nguyên liệu
Nguyên liệu chủ yếu mà các nhà máy rượu cồn ở nước ta là sắn sau đó là ngô và một phần gạo,tấm, mật rỉ…
Nguồn nguyên liệu được cung cấp từ các nông trường gần đáy hoặc thu mua từ các vùng lân cận như Yên Thành, Diễn Châu, Quỳnh Lưu, Tân Kỳ, Quỳ Hợp Các nguyên liệu này được vận chuyển qua quốc lộ 1A và đường mòn Hồ Chí Minh.
Nước dùng cho sản xuất cồn được cung cấp bởi nhà máy nước thành phố Vinh, nhưng cần phải trải qua quy trình xử lý theo tiêu chuẩn công nghệ để đảm bảo chất lượng.
Nấm men dùng cho sản xuất cồn là chủng saccharomyces.
Nguồn nhiên liệu
Nhà máy thường sử dụng nhiên liệu như điện và than đá Điện có thể được mua từ lưới điện quốc gia, trong khi than đá được cung cấp từ Công ty Than Việt Nam.
Nguồn nhân lực
Việc sử dụng nguồn nhân lực địa phương không chỉ giải quyết vấn đề công ăn việc làm mà còn đảm bảo chỗ ở cho công nhân Đồng thời, điều này cũng giúp thu hút nhân tài từ các vùng lân cận, góp phần phát triển kinh tế địa phương.
Thị Trường tiêu thụ
Sản phẩm đƣợc tiêu thụ ở trong tỉnh, các vùng lân cận nhƣ: Hà Tĩnh, Thanh Hóa, Ninh Bình…
Hệ thống xử lý nước thải
Nước thải từ nhà máy cồn có chứa nhiều chất hữu cơ, do đó cần được thu gom và xử lý tại hệ thống xử lý nước thải trong nhà máy trước khi được thải ra hệ thống nước thải của thị xã.
CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT
Tổng quan về nguyên liệu và sản phẩm
Nguyên liệu sản xuất rượu etylic bao gồm những thành phần giàu đường lên men hoặc polysaccharit có khả năng chuyển hóa thành đường, như gạo, ngô, khoai, sắn và rỉ đường.
Trong đồ án tốt nghiệp, em được giao nhiệm vụ thiết kế nhà máy sản xuất cồn từ tinh bột sắn, một nguồn nguyên liệu dồi dào và có chi phí sản xuất thấp Sắn không chỉ đáp ứng yêu cầu về sản lượng lớn ở nước ta mà còn mang lại lợi thế kinh tế, tạo điều kiện thuận lợi cho việc thiết kế nhà máy.
Hàm lƣợng tinh bột cao, có khả năng đem lại hiệu quả kinh tế cao Vùng nguyên liệu tập trung đủ thỏa mãn nhu cầu sản xuất
2.1.1.2 Thành phần cấu tạo hóa học của sắn
Củ sắn gồm 3 thành phần chính: vỏ, thịt củ, lõi sắn, ngoài ra còn có cuống và rễ củ
- Vỏ gồm: vỏ gỗ, vỏ cùi
Vỏ gỗ chủ yếu được cấu tạo từ xenluloza, đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ củ khỏi các tác động bên ngoài và hạn chế mất nước Mặc dù vỏ củ cứng, nhưng liên kết của nó với củ không bền vững, dẫn đến việc dễ dàng bị mất trong quá trình thu hoạch và vận chuyển.
Vỏ cùi của củ có độ dày từ 1 đến 3 mm, chiếm từ 8 đến 15% khối lượng củ Vỏ cùi bao gồm lớp tế bào mô cứng bên ngoài, chủ yếu được cấu thành từ xenluloza, gần như không chứa tinh bột và chứa nhiều dịch bào (mủ sắn) Trong dịch bào có chứa polyphenol, tiếp theo là lớp tế bào mô mềm, ngoài dịch bào còn chứa tinh bột.
Polyphenol và enzyme lilamarin chiếm khoảng 5% trong củ, có tác dụng bảo vệ củ phát triển bình thường trước khi thu hoạch Tuy nhiên, khi đào củ khỏi đất, chúng gây khó khăn cho quá trình bảo quản và chế biến.
Thịt củ chứa nhiều tinh bột, protein và chất dầu, đóng vai trò là phần dự trữ chính của các chất dinh dưỡng Mặc dù các chất polyphenol, độc tố và enzyme chỉ chiếm khoảng 10-15% so với lượng có trong củ, nhưng chúng vẫn gây khó khăn trong quá trình chế biến, như làm biến màu, khiến sắn dễ chảy mủ và khó thoát nước khi sấy hoặc phơi khô.
Lõi sắn nằm ở trung tâm củ và kéo dài suốt chiều dài của nó Thành phần chính của lõi sắn là xenluloza, có vai trò quan trọng trong việc dẫn nước và các chất dinh dưỡng giữa cây và củ, đồng thời giúp thoát nước hiệu quả khi sấy hoặc phơi khô.
Thành phần củ sắn tươi dao động khá lớn bao gồm:
Ngoài các chất kể trên trong sắn còn chứa một lƣợng vitamin và độc tố Vitamin trong sắn thuộc nhóm B, trong đó B1, B2 mỗi loại chiếm 0.03 mg %, B6 0.006 mg%
GVHD: Lê Thế Tâm SVTH: Cao Tuấn Anh – Trần Tùng Dương
Các vitamin này sẽ bị mất một phần khi chế biến và khi sản xuất rƣợu Còn độc tố sẽ bị loại bỏ cùng bã rƣợu
Sắn dùng trong sản xuất rƣợu chủ yếu là sắn lát khô
Yêu cầu của sắn khô đƣợc chọn làm nguyên liệu (tính theo phần trăm trung bình):
Sắn trắng thơm, không có mùi mốc
Hàm lƣợng tinh bột đạt trên 63% Độ ẩm: 14%
Sắn là nguyên liệu giàu tinh bột và dễ chế biến, nhưng hàm lượng protein trong sắn không cao Do đó, trong quá trình chế biến, cần bổ sung nguồn đạm từ Ure để cân bằng dinh dưỡng.
Ethanol, hay còn gọi là rượu êtylic, rượu ngũ cốc hoặc cồn, là một hợp chất hữu cơ thuộc dãy đồng đẳng của rượu metylic Đây là một trong những loại rượu phổ biến có mặt trong đồ uống chứa cồn, thường được gọi một cách đơn giản là rượu trong ngôn ngữ hàng ngày.
2.1.2.1 Tính chất vật lý của rƣợu etylic
Rượu etylic nguyên chất là một chất lỏng không màu, nhẹ hơn nước, với mùi thơm đặc trưng và vị cay Nó có khả năng hút ẩm mạnh, dễ bay hơi và dễ cháy Rượu có thể hòa tan trong nước ở bất kỳ tỉ lệ nào, đồng thời tạo ra hiện tượng tỏa nhiệt và co thể tích Ngoài ra, rượu cũng hòa tan được nhiều chất vô cơ như CaCl2, MgCl2, SiCl4, KOH và một số khí như H2, N2.
O2, SO2, CO…, hòa tan đƣợc nhiều chất hữu cơ, nhƣng không hòa tan đƣợc tinh bột disaccharit…
Các thông số vật lý của rƣợu etylic nguyên chất:
- Nhiệt độ sôi: 78.32 0 C ở áp suất 760 mmHg, nhiệt độ bắt lửa 120 0 C
- Nhiệt dung riêng: 0.548 KJ/kg.độ (ở 20 0 C) và 0.769 KJ/kg.độ (ở 60 0 C)
- Năng suất tỏa nhiệt: 6642†7100 KJ/kg.độ
2.1.2.2 Tính chất hóa học của rƣợu etylic
Công thức hóa học của nó là C2H5OH, hay CH3-CH2-OH, viết tóm tắt là C2H6O
Rượu etylic có cấu trúc phân tử gồm hai thành phần chính: gốc etyl và nhóm hydroxyl, do đó tính chất hóa học của nó phụ thuộc vào bản chất của hai thành phần này Một trong những phản ứng quan trọng của rượu etylic là tác dụng với oxy.
Tùy theo cường độ oxy tác dụng với rượu mà cho ra những sản phẩm khác nhau
2C2H5OH + O2 Vừa đủ CH3COOH + 2H2O
C 2 H 5 OH + 3O 2 Mãnh liệt 2CO 2 + 3H 2 O b) Tác dụng với kim loại kiềm và kiềm thổ
Trong trường hợp này rượu etylic được coi như một axit yếu và có những phản ứng với kim loại kiềm và kiềm thổ tạo thành muối alcolat
(Natri Alcolat) c) Tác dụng với NH3: Ở nhiệt độ 250 0 C và có xúc tác rƣợu etylic tác dụng với NH3 tạo thành amin
C 2 H 5 OH + NH 3 = CH 3 CH 2 NH 3 + H 2 O (etyl amin) d) Tác dụng với axit
Rượu etylic phản ứng với axit để tạo ra este, và loại este hình thành phụ thuộc vào từng loại axit cụ thể Trong quá trình này, rượu hoạt động như một kiềm yếu.
- Đối với axit hữu cơ tạo thành este thơm
- Đối với axit vô cơ tạo thành este (muối) phức tạp
(etyl Nitrat) e) Rƣợu etylic và oxit sắt tạo thành aldehyt axetic
- Phản ứng xảy ra nhƣ sau:
2FeO + O2 + C2H5OH = Fe2O3 + CH3CHO + H2O
Fe 2 O 3 + C 2 H 5 OH = FeO + CH 3 CHO + H 2 O
Do vậy lƣợng rƣợu bị giảm đi rõ rệt nếu chƣng cất, tinh chế hoặc bảo quản rƣợu bằng thiết bị chế tạo bằng sắt
Rượu etylic có khả năng sát trùng mạnh do khả năng hút nước sinh lý của tế bào, dẫn đến việc làm khô chất albumin Cường độ sát trùng của rượu tỷ lệ thuận với nồng độ, nhưng dung dịch có nồng độ 70% là hiệu quả nhất vì nó có khả năng thấm qua màng tế bào tốt hơn so với rượu nồng độ cao.
GVHD: Lê Thế Tâm, SVTH: Cao Tuấn Anh – Trần Tùng Dương Nghiên cứu cho thấy nồng độ rượu từ 5-10% V có khả năng ức chế sự phát triển và hoạt động của nấm men, nấm mốc Ngược lại, dưới tác động của các vi khuẩn như Mycoderma axeeti, Micrococcus axeeti, và Bactenum axeeti, dung dịch rượu có nồng độ ≤ 15% V sẽ bị lên men thành giấm.
Rượu etylic nguyên chất kích thích tế bào da, đặc biệt là niêm mạc, và có tác động rõ rệt đến hệ hô hấp, tuần hoàn, thần kinh và tiêu hóa Hiện tượng say rượu là kết quả của sự kích thích gây mê và hưng phấn thần kinh, trong khi rượu cũng có thể được sử dụng để hồi tỉnh người bị ngất đột ngột.
Quy trình công nghệ
Sơ đồ khối dây chuyền sản xuất Sắn
Thuyết minh sơ đồ dây chuyền sản xuất
Nghiền giúp phá vỡ cấu trúc màng tế bào thực vật, giải phóng hạt tinh bột khỏi mô và tăng bề mặt tiếp xúc với nước Điều này cải thiện quá trình trương nở và hòa tan, rút ngắn thời gian nấu đường hóa, tiết kiệm hơi và nâng cao hiệu suất thu hồi rượu.
Nguyên liệu có thể đƣợc nghiền với nhiều loại máy nghiền khác nhau máy nghiền búa, máy nghiền trục, máy nghiền đĩa, máy nghiền siêu tốc…
Với nguyên liệu sản xuất là sắn khô thái lát em lựa chọn loại máy nghiền búa
2.2.1.3 Yêu cầu bột sắn sau khi nghiền
Để đạt chất lượng tốt nhất, bột nghiền cần phải mịn và có kích thước đồng đều Tối thiểu 60% bột phải lọt qua rây có đường kính 1mm, trong khi đó, không quá 10% bột được phép nằm trên rây có đường kính 2mm.
- Đạt chỉ tiêu chất lƣợng cảm quan: Không có lẫn tạp chất, không mối mọt, bột màu trắng, mịn, mùi thơm đặc trƣng của sắn
Hoà bột là bước quan trọng giúp bột tan đều trong nước, rút ngắn thời gian nấu nướng và ngăn ngừa tình trạng vón cục Việc này cũng giúp quá trình chuyển dịch khi nấu xuống đường hóa diễn ra suôn sẻ, không bị tắc nghẽn do các tạp chất như sạn và cặn bẩn lắng xuống đáy.
- Bơm đủ lượng nước ấm 40 0 C vào thùng hòa bột với tỉ lệ nước: bột là 4:1
- Bật cánh khuấy và tiến hành xả bột xuống thùng để tránh vón cục
- Bơm thêm dịch giấm chín của mẻ trước để điều chỉnh pH = 5 ÷6
- Thời gian mỗi mẻ hòa bột thường 15÷30 phút
Hạt tinh bột có màng tế bào bảo vệ, khiến việc nghiền chỉ phá vỡ một phần màng này, làm hạn chế sự tiếp xúc giữa enzyme và tinh bột trong quá trình đường hóa Ngoài ra, enzyme amylaza có hiệu quả thấp khi tinh bột ở trạng thái không hòa tan Do đó, để quá trình đường hóa tinh bột diễn ra dễ dàng, cần nấu nguyên liệu để chuyển tinh bột sang trạng thái hòa tan.
2.2.3.2 Các phương pháp nấu a Nấu gián đoạn
- Toàn bộ quá trình nấu thực hiện trong một nồi
- Nấu đƣợc tiến hành trong áp suất và nhiệt độ cao trong thời gian dài Ƣu điểm
GVHD: Lê Thế Tâm SVTH: Cao Tuấn Anh – Trần Tùng Dương
- Tốn ít vật liệu chế tạo thiết bị
- Thao tác vận hành đơn giản
- Dễ vệ sinh và sửa chữa (nếu cần)
- Tốn hơi do không tận dụng đƣợc hơi thứ
- Nấu ở nhiệt độ và áp suất cao gây tổn thất đường, tạo nhiều sản phẩm phụ (caramen, melanoidin, furfurol…) không tốt cho hoạt động của amylaza và nấm men
- Khi dùng acid thêm vào nấu ở nhiệt độ cao thời gian dài sẽ làm chóng ăn mòn thiết bị
- Năng suất thiết bị thấp hơn các phương pháp nấu khác do làm việc gián đoạn (thời gian giữa các mẻ)
- Nấu đƣợc tiến hành trong 3 nồi nấu khác nhau: nấu sơ bộ, nấu chín (làm việc gián đoạn) và nấu chín thêm (làm việc liên tục)
- Nấu sơ bộ và nấu chín là gián đoạn, còn nấu chín thêm là liên tục
- Áp suất và thời gian ít hơn nấu gián đoạn Ƣu điểm
- Giảm được thời gian ở nhiệt độ và áp suất nấu cao do đó giảm tổn thất đường tăng hiệu suất lên 7 lít cồn / tấn tinh bột
- Dùng đƣợc hơi thứ nên giảm đƣợc 15†30 % hơi dùng cho nấu
- Năng suất thiết bị tăng so với nấu gián đoạn
- Tốn nhiều kim loại để chế tạo thiết bị
- Thiết bị cồng kềnh chiếm nhiều diện tích
- Nhiệt độ nấu chín vẫn cao gây tổn thất đường và tạo các sản phẩm không mong muốn
- Khó vệ sinh do nhiều thiết bị và thiết bị nấu chín thêm có cấu tạo phức tạp
- Quá trình nấu chia ra làm 3 giai đoạn: nấu sơ bộ nấu chín và nấu chín thêm và cuối cùng là thiết bị tách hơi
Thiết bị nấu chín hoạt động theo cơ chế trao đổi nhiệt ngược chiều, với nhiệt độ từ dưới lên và cháo nhiệt từ trên xuống Nhờ vậy, hiệu quả trao đổi nhiệt được nâng cao, đồng thời thời gian nấu cháo ở nhiệt độ cao được rút ngắn đáng kể.
- Thời gian nấu đƣợc rút ngắn Ƣu điểm
- Tận dụng đƣợc nhiều hơi thứ do đó giảm đƣợc chi phí hơi khi nấu
Thời gian nấu ở nhiệt độ cao được rút ngắn giúp giảm tổn thất đường, từ đó nâng cao năng suất cồn lên 10-12 lít cồn/tấn tinh bột so với phương pháp nấu gián đoạn.
- Năng suất riêng trên 1 m 3 thiết bị tăng khoảng 7 lần
- Tiêu hao kim loại để chế tạo thiết bị giảm khoảng 1/2 so với bán liên tục
- Dễ cơ khí và tự động hóa
- Năng suất cao cho chất lƣợng dịch cháo ổn định vì thế cho chất lƣợng cồn ổn định
- Tốn ít nhân lực do tự động hóa cao
- Yêu cầu nghiêm ngặt về kích thước bột nghiền: thường trên rây d = 3 mm không quá 10% và lọt rây d = 1 mm > 40 %
- Yêu cầu vận hành, thao tác, sửa chữa cần kỹ thuật cao
- Yêu cầu về điện nước đầy đủ và ổn định
* Nấu có sử dụng enzyme
- Nấu ở áp suất thường nhiệt độ nấu không quá 100 0 C
- Sử dụng enzyme - Amylase chịu nhiệt Enzyme này thu nhận từ vi khuẩn B.Licherifocmic có pH khoảng 5÷6 tùy loại cụ thể, nhiệt độ chịu đƣợc có thể 90÷93 0 C
- Tất cả quá trình nấu thực hiện trong 1 nồi nấu Ƣu điểm
- Cấu tạo thiết bị đơn giản dễ chế tạo, không đòi hỏi thiết bị chịu áp lực cao
- Dễ thao tác, vận hành, dễ vệ sinh, sửa chữa khi cần
- Nhiệt độ, áp suất, thời gian nấu giảm do đó rất ít tổn thất đường, tinh bột vì vậy nâng cao năng suất cồn
- Năng lƣợng giảm do quá trình nấu thực hiện ở áp suất và nhiệt độ thấp
- Tránh đƣợc hiện tƣợng lão hóa tinh bột (do amyloza và amylopectin đã đƣợc thủy phân thành các dextrim)
- Kích thước bột nghiền phải nhỏ khoảng 1 mm
- Không cơ khí và tự động hóa đƣợc
Dựa trên phân tích các phương pháp nấu, phương pháp sử dụng enzym nổi bật với nhiều ưu điểm và tính khả thi cao Hiện nay, phương pháp này đã được áp dụng rộng rãi tại hầu hết các cơ sở sản xuất nước ta.
- Kiểm tra các đường ống dẫn hơi và hệ thống cung cấp hơi
- Nồi cần đƣợc vệ sinh bằng cách xông hơi trực tiếp 95÷100ºC trong 15÷20 phút
- Chuẩn bị lƣợng enzyme Termamyl 120L, khoảng 0.02÷0.03 % so với khối lƣợng tinh bột
- Bật cánh khuấy Lƣợng Termamyl chia làm 4 phần, lần lƣợt cho vào nồi nấu nhƣ sau:
Lần 1: Khi bơm dịch bột chạm đến ống dẫn hơi dưới đáy nồi để tránh tắc ống dẫn hơi
Lần 2: Khi bơm dịch bột đến 1/3
Lần 3: Khi bơm dịch bột đến 2/3
Lần 4: Khi bơm đầy nồi
Cấp hơi nâng nhiệt độ lên tới 100º C, giữ ở nhiệt độ này trong khoảng 60 phút Thời gian từ lúc bơm bột đến xuống thùng đường hóa là khoảng 3h
Yêu cầu dịch cháo sau khi nấu
GVHD: Lê Thế Tâm SVTH: Cao Tuấn Anh – Trần Tùng Dương
Cháo sau khi nấu cần đảm bảo chín đều, có mùi thơm nhẹ và màu vàng rơm hoặc cánh gián Ngoài ra, cháo không được vón cục, không cháy khét, và phải có độ sánh vừa phải, không quá đặc cũng không quá loãng.
Các phương pháp đánh giá dịch cháo
Phương pháp cảm quan là một kỹ thuật quan trọng trong việc đánh giá chất lượng dịch cháo, dựa vào kinh nghiệm của người công nhân Họ sử dụng khả năng nhận biết mùi thơm và màu sắc của dịch cháo sau khi nấu để xác định độ chín của sản phẩm.
- Phương pháp hóa lý: Lọc dịch nấu qua giấy lọc (giấy bản), sau đó quan sát tốc độ lọc 80÷100 giọt/ phút đƣợc coi là đạt đƣợc yêu cầu
Sau khi nấu, tinh bột trong dịch cháo chuyển sang trạng thái hòa tan nhưng chưa thể lên men trực tiếp Để lên men, cần trải qua quá trình thủy phân, chuyển hóa tinh bột thành đường, được gọi là quá trình đường hóa Quá trình này đóng vai trò quan trọng trong công nghệ sản xuất cồn, ảnh hưởng lớn đến hiệu suất thu hồi rượu bằng cách giảm bớt hoặc gia tăng lượng đường và tinh bột còn lại sau khi lên men.
Muốn đạt hiệu quả cao trong quá trình thủy phân tinh bột thì vấn đề quan trọng trước tiên là chọn tác nhân đường hóa
Dùng axit HCl hoặc H2SO4: phương pháp này ít dùng vì giá thành cao mà hiệu suất thu hồi thấp
Dùng amylaza của thóc mầm (malt đại mạch): Một số nước Châu Âu vẫn còn dùng phương pháp này
Amylaza được chiết xuất từ vi sinh vật là phương pháp phổ biến trong sản xuất rượu cồn trên toàn thế giới Tại Việt Nam, hầu hết các nhà máy rượu sử dụng amylaza từ nấm mốc, và trong những năm gần đây, nhiều nhà máy đã bắt đầu sử dụng chế phẩm amylaza từ hãng Novo của Đan Mạch.
2.2.4.3 Các phương pháp đường hóa Đường hóa gián đoạn
- Tất cả quá trình đường hóa chỉ diễn ra trong 1 nồi duy nhất Ƣu điểm
- Thiết bị đơn giản dễ chế tạo
- Dễ thao tác, vận hành, sửa chữa
- Hoạt độ enzyme ít bị mất do ít tiếp xúc với nhiệt độ cao
- Không hạn chế đƣợc lão hóa tinh bột do enzyme cho vào khi dịch bột ở 70º C
- Năng lƣợng tốn nhiều do cánh khuấy bị cản trở lớn (dịch đặc, độ nhớt cao) và thời gian dài
- Khó cơ khí và tự động hóa
- Chất lượng dịch đường không ổn định
- Dễ bị nhiễm trùng hơn so với phương pháp liên tục Đường hóa liên tục
Quá trình đường hóa diễn ra trong các thiết bị khác nhau, với dịch cháo và dịch amylaza liên tục được đưa vào hệ thống, trong khi dịch đường được chuyển tiếp liên tục sang bộ phận lên men Ƣu điểm của quy trình này là tối ưu hóa hiệu suất sản xuất.
- Thời gian đường hóa ngắn, tăng công suất thiết bị
- Dịch cháo ít bị lão hóa vì dịch cháo đƣợc làm lạnh tức thời
- Hoạt tính amylaza ít bị vô hoạt do thời gian tiếp xúc với nhiệt độ cao đƣợc rút ngắn
- Dễ cơ khí và tự động hóa, cho phép tăng năng suất lao động
- Năng lượng sử dụng giảm do thời gian đường hóa giảm
- Tiết kiệm được diện tích nhà xưởng
- Giảm được khả năng nhiễm trùng do dịch đường hóa đi trong hệ thống kín
- Chất lượng dịch đường ổn định
- Khi kết hợp việc làm lạnh bằng chân không phương pháp này cho phép nấu cháo ở nồng độ loãng hơn do đó giảm được tổn thất đường khi nấu
- Yêu cầu về điện, nước đầy đủ và ổn định
- Yêu cầu cao về kỹ thuật vận hành thiết bị
- Vệ sinh, sửa chữa cần có kế hoạch cụ thể
2.2.4.4 Chọn phương pháp đường hóa
Trong số các phương pháp sản xuất, đường hóa liên tục có nhiều ưu điểm nhưng không phù hợp với điều kiện kinh tế kỹ thuật của nước ta, do đó, phương pháp đường hóa gián đoạn được lựa chọn Bên cạnh đó, việc sử dụng enzym trong công đoạn nấu đã giúp khắc phục một số nhược điểm của nấu gián đoạn Phương pháp này đã được nghiên cứu và áp dụng rộng rãi tại hầu hết các nhà máy trong nước.
- Trước tiên cần vệ sinh thùng bằng cách xông hơi trực tiếp vào thùng trong 15÷20 phút Bơm xả dịch cháo xuống nồi, thời gian thường 15÷20 phút
Khi nhiệt độ đạt 55ºC cho 100 % lượng enzyme vào và thuốc sát trùng thường dùng là Na2SiF6 giữ trong 30 ÷ 60 phút khi nào mẫu kiểm tra đƣợc thì dừng
Làm lạnh dịch đường tới nhiệt độ lên men 28÷30ºC
Enzyme sử dụng là DGA hoặc AMG
Yêu cầu của dịch đường hóa
- Nồng độ đường khử khoảng 3 % (≥ 30 g/ l)
- Độ chua dịch đường 0.8÷1.2 g H2SO4/lít
Phương pháp kiểm tra dịch đường
- Xác định nồng độ chất khô: Dùng brome kế hoặc đường kế
GVHD: Lê Thế Tâm SVTH: Cao Tuấn Anh – Trần Tùng Dương
- Xác định nồng độ đường lên men: Dùng phương pháp chuẩn độ với dung dịch
K3Fe(CN)6 và NaOH đun sôi với chất chỉ thị là xanhmetylen (dung dịch biến từ màu nâu đỏ sang màu vàng)
Nhờ tác dụng của nấm men, đường lên men sẽ biến thành rượu, khí CO2, và một số sản phẩm phụ
Lên men xong ta thu được hỗn hợp gồm rượu, nước và bã gọi là giấm chín hay cơm hèm
2.2.5.2 Các phương pháp lên men
Phương pháp lên men gián đoạn
- Quá trình lên men chỉ diễn ra trong một thiết bị duy nhất, thời gian lên men kéo dài Ƣu điểm
- Thiết bị đơn giản dễ chế tạo
- Dễ vận hành, thao tác cho người công nhân
- Dễ vệ sinh, sửa chữa
- Khi bị nhiễm tạp thì dễ xử lý
- Năng suất thấp tính cho 1m 3 thiết bị
- Hiệu suất lên men thấp
- Thời gian lên men dài so với các phương pháp khác
Dịch đường và men được đưa vào liên tục, trong khi dịch giấm chín được thải ra liên tục Quá trình này diễn ra qua nhiều thùng lên men, bắt đầu từ thùng lên men chính và tiếp theo là các thùng lên men phụ Nhiệt độ trong quá trình lên men liên tục thấp hơn so với lên men gián đoạn, mang lại nhiều ưu điểm cho quá trình sản xuất.
- Hiệu suất lên men tăng
- Dễ cơ khí và tự động hóa
- Thời gian lên men đƣợc rút ngắn
- Hạn chế đƣợc nhiễm tạp khuẩn do lƣợng men gống ban đầu cao
- Chất lƣợng giấm chín là ổn định
- Khi nhiễm tạp thì rất khó xử lý nên đỏi hỏi vô trùng cao
- Vệ sinh, sửa chữa thiết bị cần có kế hoạch cụ thể
- Yêu cầu về kỹ thuật cao, điện nước đầy đủ, ổn định
Lên men bán liên tục (còn gọi là lên men theo kiểu pha dần)
Lên men liên tục trong giai đoạn lên men chính và lên men gián đoạn ở giai đoạn cuối là phương pháp cải tiến phù hợp cho các nhà máy có công suất thấp hoặc trung bình Phương pháp này được áp dụng khi điều kiện và nhu cầu cải tạo chưa thực sự cần thiết, mang lại nhiều ưu điểm cho quá trình sản xuất.
TÍNH CÂN BẰNG SẢN PHẨM
Tính hiệu suất lý thuyết
Ta có phương trình phản ứng tạo rượu từ tinh bột:
Từ phương trình (2) ta có:
Cứ 180,1 kg Glucoza tạo ra 92,1 kh cồn khan
Vậy cứ 100kg Glucoza tạo ra X kg cồn khan
Mặt khác theo phương trình (1) ta tính được hệ số chuyển tinh bột thành đường là: k=180,1
Vậy từ 100 kg tinh bột sẽ cho : 51,138.1,11104 = 56,816 (kg)
(Ở 20°C thì tỉ trọng của côn khô là d = 0,78927 kg/l)
Do đó 56,816 kg cồn khan tương ứng với thể tích là:
Tính hiệu suất thực tế
Hiệu suất thực tế trong sản xuất cồn thường thấp hơn so với hiệu suất lý thuyết do sự xuất hiện của các tổn thất trong quá trình sản xuất Các loại tổn thất này bao gồm tổn thất do nguyên liệu, thiết bị và quy trình.
- Tổn thất 1: do nghiền, vận chuyển nội bộ: 0.2%÷0.3%
- Tổn thất 2: do nấu, đường hóa và lên men giấm: 6%÷12%
(tinh bột sót, đường sót, nấm men sử dụng)
Tổn thất 3: không xác định, đổ ra ngoài, đọng lại ở thiết bị, đường ống và bay theo
- Tổn thất 4: do chưng cất, do bay hơi, cồn còn lại trong bã rượu, nước thải: 5%†10%
- Tổn thất 5: do nhiễm khuẩn làm tăng độ chua so với bình thường: 1% (tổn thất này nằm trong tổn thất do lên men)
Trong đồ án của mình em lựa chọn các tổn thất nhƣ sau:
GVHD: Lê Thế Tâm SVTH: Cao Tuấn Anh – Trần Tùng Dương
Bảng 3.1: Tổn thất trong quá trình sản xuất
Tổn thất do nghiền, vận chuyển nội bộ 0.2%
Tổn thất do đường hóa 2 %
Tổn thất do lên men 6 %
Tổn thất do chƣng cất 5%
Tổn thất không xác định 1 %
Do vậy hiệu suất thu hồi rƣợu thực tế là 100 - 15 = 85 %
Có nghĩa là trong sản xuất thì cứ 100 kg tinh bột thu đƣợc lƣợng rƣợu khan là:
Tính cân bằng cho nguyên liệu
Nhà máy một năm hoạt động 250 ngày, vì thế trung bình mỗi ngày nhà máy sản xuất khoảng 20000l rƣợu cồn
Lƣợng tinh bột cần thiết để sản xuất ra 20000 lít cồn khan đƣợc xác định nhƣ sau: Theo tính toán ở trên ta biết:
Cứ 100 kg tinh bột tạo ra 61.12 lít cồn khan
Vậy mtb kg tinh bột tạo ra 20000 lít cồn khan
Hàm lượng tinh bột trong sắn để sản xuất là 63% Dựa vào tỷ lệ này, ta có thể tính được lượng bột cần cung cấp để sản xuất 20.000 lít mỗi ngày, cụ thể là 32.722,51 kg bột sắn.
kg Độ ẩm của bột sắn chọn là: 14%
Lượng nước có trong lượng bột sắn trên là: mnước 51940.49 14
kg Lƣợng chất khô có trong lƣợng bột sắn đó là: mchất khô = 51940.49 7271.60 44668.89kg
Lƣợng chất khô không phải là tinh bột là: m‟ck = mchất khô – mtinh bột = 44668.89 32722.51 11946.38 kg
3.4 Tính cân bằng sản phẩm cho công đoạn nấu và công đoạn đường hóa
3.4.1 Tính lƣợng dịch cháo sau khi nấu
Ta giả sử rằng lượng nước đưa vào nồi nấu gấp 4 lần lượng bột sắn
do vậy tổng lƣợng dịch bột trong nồi là: mdịch bột = mnước + mbột sắn = 207761.96 + 51940.49 = 259702.45 kg
Trong quá trình nấu, khi nhiệt độ tăng từ nhiệt độ dịch bột đến 100°C, một lượng nước ngưng sẽ hòa vào dịch bột Lượng nước ngưng này được tính theo công thức: nngƣng = (m * C * (t2 - t1)) / (t2 - t1).
Nhiệt dung riêng của dịch bột được xác định là 0.9 kcal/kg độ, trong khi nhiệt hàm của hơi nước ở 100 độ C và áp suất thường là 560 kcal/kg Nhiệt độ sôi của dịch bột là 100 độ C, và nhiệt độ ban đầu của dịch bột là 25 độ C.
Vậy tổng lƣợng dịch cháo sau khi nấu là: mdịch cháo = mdịch bột + nngƣng = 259702.45 + 25042.74 = 284745.19 kg
Tỷ trọng dịch cháo là d = 1.05489 (kg/l)
Nên thể tích dịch cháo là: Vdịch cháo= 284745.19 269928.80
3.4.2 Tính lượng dịch đường hóa (lượng chất khô hòa tan)
Sau khi nấu lƣợng tinh bột bị hao hụt đi do có tổn thất, bao gồm:
Tổn thất do nghiền, vận chuyển nội bộ: 0.2 % (tính theo tổng lƣợng tinh bột)
Tổn thất do công đoạn nấu: 0.4 %
→ Lƣợng tinh bột mất mát sau nấu là: m tổn thất = 32722.51 0.2 0.8)
→ Lƣợng tinh bột hòa tan sau khi nấu là: mtbt 2722.51 – 327.22 = 32395.29 kg
Sau khi nấu, có khoảng 20% chất khô không phải tinh bột hòa tan vào dịch nấu, tạo nên một lượng chất khô đáng kể.
GVHD: Lê Thế Tâm SVTH: Cao Tuấn Anh – Trần Tùng Dương
→ Lƣợng chất khô không phải tinh bột hòa tan vào trong dịch bột là: mkht‟ , 20
Sau khi nấu và đường hóa, khoảng 60% tinh bột đã hòa tan và chuyển hóa thành đường glucoza Hệ số chuyển hóa từ tinh bột sang glucoza là k = 1.11.
40 % chuyển hóa thành dextrim, với hệ số chuyển hóa từ tinh bột thành dextrim là k‟
→ Lƣợng glucoza tạo thành là: m glucoza = m tbt × 60
→ Lƣợng dextrim tạo thành là:
→ Tổng lượng đường tạo thành extrim 21575.26 13735.60 35310.86 duong glucoza d m m m kg
→ Tổng lƣợng chất khô hòa tan trong dịch cháo:
→ Lƣợng dịch chứa chất hòa tan:
m‟‟ lƣợng chất khô không phải là tinh bột không tan
Từ đó ta xác định định đƣợc các nồng độ:
- Nồng độ dịch đường hóa:
- Độ thuần khiết của dung dịch:
Theo thực tế ta có:
Cứ 1000kg tinh bột cần sử dụng 250ml Termamyl
Vậy 32722.51kg tinh bột cần sử dụng V T er Termamyl er
Theo thực tế ta có:
Cứ 1000 kg tinh bột cần sử dụng 1000ml Sansuper
Vậy 32722.51kg tinh bột cần sử dụng V San ml Sansuper
3.4.3.3 Tính lượng chất sát trùng Na 2 SiF 6
Trong quá trình đường sử dụng chất sát trùng với tỷ lệ 2 0 /000 so lượng dịch
Vậy lƣợng chất sát trùng là:
Lƣợng men khô cần thiết cho lên men bằng 0.1% so với khối lƣợng tinh bột mmen =32722.51×0.1% 2.72 kg
3.5 Tính cân bằng cho công đoạn lên men
Với lượng men giống là 10% nhưng lấy từ dịch đường hóa ra nên thể tích của dịch lên men không đổi và bằng thể tích dịch sau đường hóa
Lượng dịch sau khi đường hóa là:
GVHD: Lê Thế Tâm SVTH: Cao Tuấn Anh – Trần Tùng Dương dungdich er aSiF 6 lenmen T San N m m m m m
Với khối lượng riêng của dung dịch đường là d = 1,087kg/l do đó ta có thể tính lượng dịch đường là:
3.5.1 Lƣợng cồn khan thu đƣợc sau khi lên men
Theo lý thuyết lƣợng cồn khan tạo ra đƣợc sau lên men là:
Nhƣng do có tổn thất từ đầu cho đến sau lên men nên lƣợng cồn thực tế thu đƣợc là:
- Tổn thất do nguyên liệu: 0.2 %
- Tổn thất do nấu, đường hóa, lên men: 8.8 %
- Tổn thất không xác định: 1%
→ Tổng tổn thất sau lên men: 10 %
→ Lƣợng tinh bột tổn thất: 32722.51 10
Quy ra lƣợng cồn khan là: 3272.25 0.7191 2353.07 lít
Lƣợng cồn thực tế trong giấm chin sau khi lên men là:
( ) ( ) ( ) 23530.76 2353.07 21177.69 con tt con lt con tonthat
Hay tương đương với 21177.69×0.78927 = 16714.91kg
3.5.2 Tính độ cồn trong giấm chín sau lên men
- Tính lượng CO 2 tạo ra theo phương trình (2) ta có:
Cứ 92,1kg cồn tạo ra thì cũng sinh ra 88kg CO 2
Vậy cứ 16714.91 kg cồn tạo ra thì sinh ra
Vậy lƣợng giấm chín còn lại là : âm 2 2749.56 15968.99 258987.75 gi lenmen CO m m m kg
Tỷ trọng giấm chín là d = 1,05kg/l Vậy thể tích của giấm chín là: âm
V lít Độ cồn trong giấm chín là:
3.5.3 Tính lƣợng urê cần bổ sung
Lƣợng urê (NH 2 ) 2 CO bổ sung cho nấm men là 0,5g/l theo thể tích dịch lên men
Vì vậy lƣợng urê cần bổ sung là: m urê = 0.5×252950.08= 126475.04 g 6.47 kg
3.6 Tính cân bằng cho công đoạn chƣng cất
Tổn thất của quá trình chƣng cất tính theo % tinh bột là: 5%
Vậy lƣợng tinh bột tổn thất là :
Qui ra cồn khan là: 1636.12×0.7191 = 1176.53 lít
→ Vậy lƣợng cồn thu đƣợc sau tinh luyện là: m cồn 714.91 – 928.60 = 15786.31 kg
Hay tương đương: ôn ôn
3.7 Tính cân bằng cho hệ thống chƣng luyện
Tính cân bằng cho hệ thống chƣng luyện theo sơ đồ chƣng luyện tháp 3 ta giả sử các ký hiệu sau:
P0: Lƣợng hơi đi vào tháp thô (kg)
Pt: Lƣợng hơi đi vào tháp tinh (kg)
Pa: Lƣợng hơi đi vào thấp andehyt (kg)
G1: Lƣợng hơi rƣợu bốc lên khỏi tháp thô, ngƣng tụ đi vào tháp andehyt (kg) B: Lƣợng bã rƣợu ra khỏi tháp thô (kg)
E: Lượng hỗn hợp nước ở đáy tháp andehyt đi vào tháp tinh chế (kg)
GVHD: Lê Thế Tâm SVTH: Cao Tuấn Anh – Trần Tùng Dương
Fa: Lƣợng hơi bay ra khỏi tháp andehyt (kg)
D: Lƣợng sản phẩm đỉnh tháp tinh (kg)
W: Lượng nước thải đáy tháp tinh (kg)
R: Lượng bã rượu không chứa nước ngưng (kg)
Ft: Lƣợng hơi rƣợu ra khỏi tháp tinh (kg)
3.7.1 Tính cân bằng cho tháp thô
3.7.1.1 Cân bằng vật chất (tính theo 100 kg giấm chín)
Theo sơ đồ chƣng luyện ta có:
Lƣợng giấm chín đi vào tháp thô: M
Lƣợng hơi đi vào tháp thô: P0.
Sản phẩm đỉnh ra tháp: G1
Do đó ta có phương trình cân bằng vật chất
Vì tính cho 100kg giấm do đó M = 100kg
Tổn thất chƣng luyện là 5 % ta phân bố nhƣ sau:
Ta có phương trình cân bằng:
- x1: Nồng độ rƣợu trong pha lỏng trên đĩa tiếp liệu % KL.
- y1: Nồng độ rƣợu trong pha hơi trên đĩa tiếp liệu % KL Để tính x1, y1 ta tính lƣợng nhiệt cần thiết để đun nóng giấm từ 70 0 C đến nhiệt độ sôi:
- M = 100kg: Lƣợng giấm chín vào trong tháp
- C = 0.95Kcal/kgđộ: Nhiệt dung riêng của giấm chín
- t2: Nhiệt độ bay hơi của giấm chín trên đĩa tiếp liệu
Nồng độ giấm chín trong tháp thô đạt 8.6% V, theo bảng IV về mối quan hệ giữa nồng độ rượu và nhiệt độ sôi trong cuốn "Công nghệ sản xuất và kiểm tra cồn etylic" (NXBKHKT - 2000) Sử dụng công thức nội suy, nồng độ % khối lượng (KL) của giấm chín được tính toán là 6.79% KL.
Do vậy nhiệt độ sôi của giấm chín là t2 = 92.16 0 C
- t1= 70 0 C: Nhiệt độ giấm chín ở bình hâm giấm
Với Q = 2105.20 Kcal và đường nồng độ 6.8 % kl tra biểu đồ ta được: x1 = 8.39 % KL y 1 = 48.55% KL
Thay vào phương trình (1) ta được:
Trong thực tế lượng hơi thường cấp dư, ta lấy hệ số là 1.05 để tính lượng hơi rượu trong pha hơi
Vậy lƣợng hơi rƣợu bốc lên khỏi tháp thô là:
Nồng độ cồn trong pha hơi ở đỉnh tháp thô là
GVHD: Lê Thế Tâm SVTH: Cao Tuấn Anh – Trần Tùng Dương
Vậy lượng bã không chứa nước ngưng là:
Theo sơ đồ ta có nhiệt vào tháp gồm:
- Nhiệt do giấm chín mang vào: Q 1 = 100.Cgitgi.
- Nhiệt do hơi đốt mang vào: Q2 = P0.i
- Nhiệt do hơi mang ra: Q3 = G1.i1
- Nhiệt do bã mang ra Q4 = (P0 + R) Cbtb
- Nhiệt tổn thất Q5 = 500Kcal/100kg giấm
- Cgi: Tỷ nhiệt giấm chín C gi = 0.95 Kcal/kgđộ
- tgi: Nhiệt độ giấm chín trước khi vào tháp t gi = 70 0 C
- Cb: Tỷ nhiệt bã rƣợu khi ra khỏi tháp Cb = 1 Kcal/kg 0 C
- i: Nhiệt hàm của hơi ở 1.5atm i d2Kcal/kg
- i1: Nhiệt hàm của hơi rƣợu ở nồng độ 37.49 % KL tra bảng phụ lục VI dùng công thức nội suy ta có i 1 = 508.72 Kcal/kg
Từ đó ta có phương trình cân bằng nhiệt lượng:
3.7.2 Tính cân bằng cho tháp aldehyt
Theo thực tế, tiêu hao hơi cho tháp Ađehit dao động từ 0.4 đến 1.5 kg hơi/kg cồn khan Đối với sơ đồ gián tiếp, tỷ lệ này là 1kg hơi cho mỗi 1kg cồn Do đó, tiêu hao hơi P a cho tháp andehyt được xác định dựa trên các tỷ lệ này.
Giả sử lượng cồn đầu không đáng kể nên ta có phương trình cân bằng hỗn hợp rượu nước ở đáy tháp aldehyt:
E: Lƣợng rƣợu ra khỏi tháp
Sau khi đi qua 2 tháp (tháp thô và tháp aldehyt), lượng tổn thất đạt 2.6% so với lượng ban đầu Do đó, nồng độ rượu vào tháp tinh chế được xác định.
- Lượng chất lỏng hồi lưu (kg)
- Coi lƣợng cồn đầu bằng không (A = 0)
Biết rằng: v.Aia v.AC ta a v.A i a C ta a Fa
GVHD: Lê Thế Tâm SVTH: Cao Tuấn Anh – Trần Tùng Dương
- C 1 = 1.01Kcal/kg: Nhiệt dung riêng của hỗn hợp 37.49 % KL
- t1 0 C: Nhiệt độ đi vào tháp andehyt
- t2 = 84 0 C: Nhiệt độ của hỗn hợp đi ra khỏi tháp aldehyt
- C 2 1.036Kcal/kg: Nhiệt dung riêng của hỗn hợp 26.54 % KL
- r a 449.418 kcal kg / : Ẩn nhiệt hóa hơi của chất hồi lưu ở nồng độ 26.54 % KL
- i = 642 Kcal/kg: Nhiệt hàm của hơi ở 1.5atm
- Q 500 kcal kg / : Tổn thất nhiệt ra môi trường xung quanh
Lƣợng cồn đầu lấy ra khỏi tháp Andehyt chọn A = 3 %
Lƣợng cồn thành phẩm qui từ độ rƣợu trong giấm chín là (tính cho 100 kg giấm chín) ôn tp % 100 6.8% 100 6.8 m c KL kg
Do đó lƣợng cồn đầu là:
Vậy chỉ số hồi lưu tháp Andehyt
3.7.3 Cân bằng cho tháp tinh
- Lượng nước thải ở đáy tháp: W
Nếu ta xem tổn thất rƣợu ở bã là không đáng kể thì: M.x = D.xd
- x = 8.6 %V: Nồng độ cồn trong giấm chín
- M = 95.09 lít: Lƣợng giấm chín trong 100 kg giấm (tỷ trọng giấm chín là d = 1.02)
- xd= 96,5%V: Nồng độ cồn sản phẩm lấy ra
Quy ra cồn 100%V ta đƣợc: 8.43 lít
Tương ứng với khối lượng là: 8.43: 0.78927 = 6.66kg
Tổn thất ở khâu chƣng cất là 5 %
Vậy số cồn tổn thất là: 6.66×5 % = 0.32 kg
Lƣợng cồn thu đƣợc trong 100 kg giấm chín là:
Quy ra cồn 96.5 % V (khối lƣợng riêng của cồn 96.5%, d = 0.8)
- C w = 1Kcal/1kgđộ: nhiệt dung riêng nước thải
- t c 0 C:Nhiệt độ của hỗn hợp đi vào tháp tinh
GVHD: Lê Thế Tâm SVTH: Cao Tuấn Anh – Trần Tùng Dương
- Cc= 1.036 Kcal/kg.độ: Nhiệt dung riêng của hỗn hợp vào tháp tinh với nồng độ 24.56 %
- rt= 221 Kcal/kg: Ẩn nhiệt hơi hồi lưu ở tháp tinh
- Cd= 0,898 Kcal/kg: Nhiệt dung riêng của cồn tiêu chuẩn
- td = 78,3 0 C: Nhiệt độ ngƣng tụ của cồn
Lượng nước thải ở tháp tinh:
Lƣợng hơi cấp chung cho cả 3 tháp:
Pc = Po+ Pa + Pt + Ps = 45.69+ 6.8 + 22.9 = 75.39
Bảng 3.2: Tổng hợp cân bằng sản phẩm
STT Nguyên liệu và bán thành phẩm Đơn vị Ngày (20000 lít) Ca
11 Lƣợng giấm thu đƣợc Kg 258987.75 86329.25
12 Lƣợng hơi bốc lên từ tháp thô (G1)
13 Lƣợng hơi cấp cho tháp thô (P0)
14 Hỗn hợp rượu nước đáy tháp aldehyt (E)
15 Lƣợng hơi cấp cho tháp aldehyt (Pa)
16 Lƣợng hơi cấp cho tháp tinh (P t )
19 Lượng nước thải tháp tinh (W)
20 Lƣợng hơi cho cả 3 tháp 75.39 195044.45 65014.82
Tính cân bằng cho công đoạn chƣng cất
Tổn thất của quá trình chƣng cất tính theo % tinh bột là: 5%
Vậy lƣợng tinh bột tổn thất là :
Qui ra cồn khan là: 1636.12×0.7191 = 1176.53 lít
→ Vậy lƣợng cồn thu đƣợc sau tinh luyện là: m cồn 714.91 – 928.60 = 15786.31 kg
Hay tương đương: ôn ôn
Tính cân bằng cho hệ thống chƣng luyện
Tính cân bằng cho hệ thống chƣng luyện theo sơ đồ chƣng luyện tháp 3 ta giả sử các ký hiệu sau:
P0: Lƣợng hơi đi vào tháp thô (kg)
Pt: Lƣợng hơi đi vào tháp tinh (kg)
Pa: Lƣợng hơi đi vào thấp andehyt (kg)
G1: Lƣợng hơi rƣợu bốc lên khỏi tháp thô, ngƣng tụ đi vào tháp andehyt (kg) B: Lƣợng bã rƣợu ra khỏi tháp thô (kg)
E: Lượng hỗn hợp nước ở đáy tháp andehyt đi vào tháp tinh chế (kg)
GVHD: Lê Thế Tâm SVTH: Cao Tuấn Anh – Trần Tùng Dương
Fa: Lƣợng hơi bay ra khỏi tháp andehyt (kg)
D: Lƣợng sản phẩm đỉnh tháp tinh (kg)
W: Lượng nước thải đáy tháp tinh (kg)
R: Lượng bã rượu không chứa nước ngưng (kg)
Ft: Lƣợng hơi rƣợu ra khỏi tháp tinh (kg)
3.7.1 Tính cân bằng cho tháp thô
3.7.1.1 Cân bằng vật chất (tính theo 100 kg giấm chín)
Theo sơ đồ chƣng luyện ta có:
Lƣợng giấm chín đi vào tháp thô: M
Lƣợng hơi đi vào tháp thô: P0.
Sản phẩm đỉnh ra tháp: G1
Do đó ta có phương trình cân bằng vật chất
Vì tính cho 100kg giấm do đó M = 100kg
Tổn thất chƣng luyện là 5 % ta phân bố nhƣ sau:
Ta có phương trình cân bằng:
- x1: Nồng độ rƣợu trong pha lỏng trên đĩa tiếp liệu % KL.
- y1: Nồng độ rƣợu trong pha hơi trên đĩa tiếp liệu % KL Để tính x1, y1 ta tính lƣợng nhiệt cần thiết để đun nóng giấm từ 70 0 C đến nhiệt độ sôi:
- M = 100kg: Lƣợng giấm chín vào trong tháp
- C = 0.95Kcal/kgđộ: Nhiệt dung riêng của giấm chín
- t2: Nhiệt độ bay hơi của giấm chín trên đĩa tiếp liệu
Nồng độ giấm chín trong tháp thô là 8.6% V Theo bảng IV trong cuốn "Công nghệ sản xuất và kiểm tra cồn etylic" (NXBKHKT – 2000), sử dụng công thức nội suy, ta tính được nồng độ % khối lượng (KL) của giấm chín là 6.79% KL.
Do vậy nhiệt độ sôi của giấm chín là t2 = 92.16 0 C
- t1= 70 0 C: Nhiệt độ giấm chín ở bình hâm giấm
Với Q = 2105.20 Kcal và đường nồng độ 6.8 % kl tra biểu đồ ta được: x1 = 8.39 % KL y 1 = 48.55% KL
Thay vào phương trình (1) ta được:
Trong thực tế lượng hơi thường cấp dư, ta lấy hệ số là 1.05 để tính lượng hơi rượu trong pha hơi
Vậy lƣợng hơi rƣợu bốc lên khỏi tháp thô là:
Nồng độ cồn trong pha hơi ở đỉnh tháp thô là
GVHD: Lê Thế Tâm SVTH: Cao Tuấn Anh – Trần Tùng Dương
Vậy lượng bã không chứa nước ngưng là:
Theo sơ đồ ta có nhiệt vào tháp gồm:
- Nhiệt do giấm chín mang vào: Q 1 = 100.Cgitgi.
- Nhiệt do hơi đốt mang vào: Q2 = P0.i
- Nhiệt do hơi mang ra: Q3 = G1.i1
- Nhiệt do bã mang ra Q4 = (P0 + R) Cbtb
- Nhiệt tổn thất Q5 = 500Kcal/100kg giấm
- Cgi: Tỷ nhiệt giấm chín C gi = 0.95 Kcal/kgđộ
- tgi: Nhiệt độ giấm chín trước khi vào tháp t gi = 70 0 C
- Cb: Tỷ nhiệt bã rƣợu khi ra khỏi tháp Cb = 1 Kcal/kg 0 C
- i: Nhiệt hàm của hơi ở 1.5atm i d2Kcal/kg
- i1: Nhiệt hàm của hơi rƣợu ở nồng độ 37.49 % KL tra bảng phụ lục VI dùng công thức nội suy ta có i 1 = 508.72 Kcal/kg
Từ đó ta có phương trình cân bằng nhiệt lượng:
3.7.2 Tính cân bằng cho tháp aldehyt
Theo thực tế, lượng hơi tiêu hao cho tháp Ađehit dao động từ 0.4 đến 1.5 kg hơi/kg cồn khan Đối với sơ đồ gián tiếp, tỷ lệ tiêu hao được tính là 1kg hơi cho 1kg cồn Vì vậy, lượng hơi P a cần thiết cho tháp andehyt sẽ được xác định dựa trên các thông số này.
Giả sử lượng cồn đầu không đáng kể nên ta có phương trình cân bằng hỗn hợp rượu nước ở đáy tháp aldehyt:
E: Lƣợng rƣợu ra khỏi tháp
Sau khi đi qua hai tháp (tháp thô và tháp aldehyt), lượng tổn thất đạt 2.6% so với lượng ban đầu Do đó, nồng độ rượu vào tháp tinh chế được tính toán dựa trên mức tổn thất này.
- Lượng chất lỏng hồi lưu (kg)
- Coi lƣợng cồn đầu bằng không (A = 0)
Biết rằng: v.Aia v.AC ta a v.A i a C ta a Fa
GVHD: Lê Thế Tâm SVTH: Cao Tuấn Anh – Trần Tùng Dương
- C 1 = 1.01Kcal/kg: Nhiệt dung riêng của hỗn hợp 37.49 % KL
- t1 0 C: Nhiệt độ đi vào tháp andehyt
- t2 = 84 0 C: Nhiệt độ của hỗn hợp đi ra khỏi tháp aldehyt
- C 2 1.036Kcal/kg: Nhiệt dung riêng của hỗn hợp 26.54 % KL
- r a 449.418 kcal kg / : Ẩn nhiệt hóa hơi của chất hồi lưu ở nồng độ 26.54 % KL
- i = 642 Kcal/kg: Nhiệt hàm của hơi ở 1.5atm
- Q 500 kcal kg / : Tổn thất nhiệt ra môi trường xung quanh
Lƣợng cồn đầu lấy ra khỏi tháp Andehyt chọn A = 3 %
Lƣợng cồn thành phẩm qui từ độ rƣợu trong giấm chín là (tính cho 100 kg giấm chín) ôn tp % 100 6.8% 100 6.8 m c KL kg
Do đó lƣợng cồn đầu là:
Vậy chỉ số hồi lưu tháp Andehyt
3.7.3 Cân bằng cho tháp tinh
- Lượng nước thải ở đáy tháp: W
Nếu ta xem tổn thất rƣợu ở bã là không đáng kể thì: M.x = D.xd
- x = 8.6 %V: Nồng độ cồn trong giấm chín
- M = 95.09 lít: Lƣợng giấm chín trong 100 kg giấm (tỷ trọng giấm chín là d = 1.02)
- xd= 96,5%V: Nồng độ cồn sản phẩm lấy ra
Quy ra cồn 100%V ta đƣợc: 8.43 lít
Tương ứng với khối lượng là: 8.43: 0.78927 = 6.66kg
Tổn thất ở khâu chƣng cất là 5 %
Vậy số cồn tổn thất là: 6.66×5 % = 0.32 kg
Lƣợng cồn thu đƣợc trong 100 kg giấm chín là:
Quy ra cồn 96.5 % V (khối lƣợng riêng của cồn 96.5%, d = 0.8)
- C w = 1Kcal/1kgđộ: nhiệt dung riêng nước thải
- t c 0 C:Nhiệt độ của hỗn hợp đi vào tháp tinh
GVHD: Lê Thế Tâm SVTH: Cao Tuấn Anh – Trần Tùng Dương
- Cc= 1.036 Kcal/kg.độ: Nhiệt dung riêng của hỗn hợp vào tháp tinh với nồng độ 24.56 %
- rt= 221 Kcal/kg: Ẩn nhiệt hơi hồi lưu ở tháp tinh
- Cd= 0,898 Kcal/kg: Nhiệt dung riêng của cồn tiêu chuẩn
- td = 78,3 0 C: Nhiệt độ ngƣng tụ của cồn
Lượng nước thải ở tháp tinh:
Lƣợng hơi cấp chung cho cả 3 tháp:
Pc = Po+ Pa + Pt + Ps = 45.69+ 6.8 + 22.9 = 75.39
Bảng 3.2: Tổng hợp cân bằng sản phẩm
STT Nguyên liệu và bán thành phẩm Đơn vị Ngày (20000 lít) Ca
11 Lƣợng giấm thu đƣợc Kg 258987.75 86329.25
12 Lƣợng hơi bốc lên từ tháp thô (G1)
13 Lƣợng hơi cấp cho tháp thô (P0)
14 Hỗn hợp rượu nước đáy tháp aldehyt (E)
15 Lƣợng hơi cấp cho tháp aldehyt (Pa)
16 Lƣợng hơi cấp cho tháp tinh (P t )
19 Lượng nước thải tháp tinh (W)
20 Lƣợng hơi cho cả 3 tháp 75.39 195044.45 65014.82
GVHD: Lê Thế Tâm SVTH: Cao Tuấn Anh – Trần Tùng Dương
TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ
Tính và chọn thiết bị cho bơm
Trong phân xưởng nấu, đường hóa và lên men cần bơm ở các vị trí sau:
Bơm dịch đường từ nồi đường hóa sang thùng lên men và thùng hoạt hóa men giống
- Lƣợng dịch cần chuyển sang thùng lên men (chuyển 90% dịch bột của nồi đường hóa sang thùng lên men): 39796.65 lít trong thời gian 15 phút
- Chọn 2 bơm cùng làm việc
Vậy cần chọn bơm có năng suất tối thiểu: Q = 39796.65 3 60 79.6
Do vậy lựa chọn bơm có năng suất 80 m 3 /h
Bơm này cũng sử dụng để chuyển 10% dịch đường sang thùng hoạt hóa men giống
Do đặc tính của dịch đường có độ nhớt cao và nhiều váng nên em lựa chọn loại bơm ly tâm
Bơm giấm chín từ thùng lên men sang hệ thống chưng luyện, đồng thời bơm nước lạnh cho hệ thống làm lạnh và bơm đảo trộn tuần hoàn cho hệ thống chưng cất Để thực hiện các quy trình này, chúng tôi chọn bơm ly tâm với công suất 50 m³/h.
4.7 Tính và chọn cho thiết bị chƣng cất
4.7.1.1 Đường kính tháp Đường kính tháp thô được tính theo công thức sau:
V: Thể tích hơi bốc lên khi chƣng cất ở tháp thô ω: Tốc độ hơi đi vào trong tháp Chọn ω = 0.5 m/s
Vi: Thể tích riêng của hỗn hợp rượu nước ở áp suất 1.1 atm và có nồng độ 37.456 % KL Tra bảng phụ lục V và nội suy ta có Vi = 1.175 m 3 /kg
G: lƣợng hơi từ tháp thô bốc lên trong 1h G = 1956.825 kg/h
= 1.27 m Lấy tròn là 1.3 m (vì trong thực tế ta thường chọn đường kính tháp lớn hơn so với tính toán để đảm bảo năng suất của hệ thống chƣng luyện)
Theo kinh nghiệm ta chọn các thông số cho tháp thô loại mâm chóp là:
- Khoảng cách các đĩa: h = 350 mm
- Chiều cao khoảng trống đỉnh tháp: h 1 = 600
- Chiều cao khoảng trống đáy tháp: h 2 = 950
- Chiều cao tổng của tháp là: H 1 = h(n-1) + h1 + h2
GVHD: Lê Thế Tâm SVTH: Cao Tuấn Anh – Trần Tùng Dương
Theo kinh nghiệm với năng suất 20000 lít/ngày thì em chọn đường kính của tháp aldehyt là D2 = 1000 mm
- Khoảng cách các đĩa: h = 170 mm
- Chiều cao khoảng trống đỉnh tháp: h 1 = 450
- Chiều cao khoảng trống đáy tháp: h 2 = 700
Chiều cao tổng của tháp là: H 2 = h(n-1) + h1 + h2
Theo kinh nghiệm với năng suất 20000 lít/ngày thì em chọn đường kính của tháp tinh là D3 = 1300 mm
- Khoảng cách các đĩa: h = 160 mm
- Chiều cao khoảng trống đỉnh tháp: h 1 = 600
- Chiều cao khoảng trống đáy tháp: h 2 = 1000
- Chiều cao tổng của tháp là: H 3 = h(n-1) + h1 + h2
- Nhiệt độ ban đầu của giấm vào bình hâm giấm là: t 1 = 25 0 C
- Nhiệt độ giấm đƣợc hâm nóng lên sau khi qua bình hâm giấm: t 2 = 70 0 C
- Nhiệt độ hơi ngƣng tụ của rƣợu ở nồng độ 37.456% KL là 93.2 0 C
Q: Nhiệt lƣợng cần thiết để đun nóng giấm từ nhiệt độ 25 0 C đến 70 0 C k: Hệ số truyền nhiệt t tb
: Hiệu số nhiệt độ trung bình
Q đƣợc tính theo công thức sau:
- G = 10778.75 kg/h: Lƣợng giấm cần gia nhiệt trong 1h
- C = 0.95 Kcal/Kgđộ: Nhiệt dung riêng của giấm chín
Ta có công thức thực nghiệm: k = B 3 2
- B = 700 w/m 2 độ: Hệ số truyền nhiệt riêng của ống đồng
- ω = 0.4 m/s: Tốc độ chất lỏng chảy trong ống
Trong quá trình làm việc, sự lắng cặn xảy ra khiến hệ số truyền nhiệt giảm xuống một nửa Do đó, hệ số truyền nhiệt thực tế đạt giá trị ktt = 380.02.
- Nhiệt độ hơi ngƣng tụ là 93.35 0 C
GVHD: Lê Thế Tâm SVTH: Cao Tuấn Anh – Trần Tùng Dương min max t t
t tb min max min max ln t t t t
Vậy diện tích truyền nhiệt của thiết bị là:(Thay vào công thức (****))
Chọn ống truyền nhiệt có các thông số sau:
Đường kính ngoài của ống: dn = 50 + 2×2 = 54 mm
Đường kính trung bình của ống là: d tb 2
Tổng chiều dài ống truyền nhiệt là:
Bố trí các ống truyền nhiệt theo hình lục lăng, số ống xếp trên đường chéo là: b = 13 ống
Số ống có thể xếp trên tiết diện của bình hâm giấm là: n = ( 1 ) 1
Vậy chiều dài mỗi ống là: l n
Đường kính thiết bị bình hâm giấm:
Trong đó: t: Khoảng cách tâm giữa hai ống liền nhau trên hình lục lăng c: Khoảng cách từ tâm ống ngoài cùng đến thành thiết bị
Chiều dài bình hâm giấm:
Lb = l + 2×d0 = 2.79 + 2×0.25 = 3.29 m d0: khoảng cách từ ống truyện nhiệt đến 2 đầu thiết bị
Vậy chọn bình hâm giấm có các thông số sau:
4.6.3.2 Bình ngưng tụ hồi lưu của tháp thô
Tính diện tích truyền nhiệt
Ta biết lƣợng hơi bốc lên trong 1h là: G = 1863.65 kg/h do vậy lƣợng nhiệt cần lấy đi để ngƣng tụ hơi là:
- r = 409.85 Kcal/Kg: Ẩn nhiệt hóa hơi của rƣợu ở nồng độ 37.456% KL
Biết rằng lƣợng nhiệt bốc hơi ở trên đƣợc sử dụng gia nhiệt cho giấm chín ở bình hâm giấm, lƣợng nhiệt lấy đi là 438849.1 Kcal/h
Nhiệt lượng tổn thất ra môi trường xung quanh:(tổn thất nhiệt bằng 5% Q)
Vì vậy lƣợng nhiệt thực tế cần phải lấy đi để cho hơi ngƣng tụ là:
Vậy diện tích truyền nhiệt của bình ngƣng tụ là: F t tb k
Tính hệ số truyền nhiệt của ống truyền nhiệt
GVHD: Lê Thế Tâm SVTH: Cao Tuấn Anh – Trần Tùng Dương
- ω: vận tốc nước lạnh đi trong ống: 1m/s
- thực thế hệ số truyền nhiệt của ống chỉ là k tt = 0.5×700 = 350 Kcal/m 2 độ
Tính hiệu số nhiệt độ trung bình: t tb
- Nhiệt độ nước lạnh vào bình ngưng tụ là 25 0 C
- Nhiệt độ nước ra khỏi bình ngưng tụ là 50 0 C
- Nhiệt độ ngƣng tụ của hơi rƣợu ở nồng độ 37.456 % KL là 93.2 t max
Vậy diện tích truyền nhiệt là F = 286777.1
Trong sản xuất, diện tích truyền nhiệt của bình ngưng tụ thường lớn hơn 1.2 lần so với tính toán ban đầu Kết quả là diện tích truyền nhiệt thực tế của bình đạt 17.8 m², được tính bằng cách nhân 1.2 với 14.84 m².
Chọn thiết kế 2 bình ngƣng tụ nên F 1 = F2 = 8.9 m 2
Tính toán kích thước của mỗi bình ngưng tụ
Chọn loại ống truyền nhiệt kích thước:
Đường kính ngoài của ống: dn = 32 + 2×1.5 = 35 mm
Đường kính trung bình của ống là: d tb 2
Tổng chiều dài ống truyền nhiệt là:
Bố trí số ống truyền nhiệt xếp theo hình lục lăng có số ống xếp trên đường chéo là b
Số ống có thể xếp đƣợc trên tiết diện bình ngƣng là: n = ( 1 ) 1
Vậy chiều dài mỗi ống là: l n
Đường kính thiết bị bình ngưng tụ
Chiều dài bình ngƣng tụ
Lb = l + 2×d0 = 1.39 + 2×0.25 = 1.89 m d0 = 0.25: khoảng cách từ ống truyện nhiệt đến 2 đầu thiết bị
Vậy chọn bình ngƣng tụ có các thông số sau:
4.7.3.3 Bình ngưng tụ hồi lưu và bình khí khó ngưng của tháp aldehyt
Trong thực tế người ta chọn 1 bình ngưng tụ hồi lưu của tháp aldehyt bằng bình ngƣng tụ tháp thô
Bình ngưng tụ khí khó ngưng tụ (thiết bị tách khí khó ngưng tụ) có diện tích gần bằng 1/4 diện tích truyền nhiệt của bình ngưng tụ hồi lưu.
Chọn ống truyền nhiệt làm từ đồng có các kích thước như sau:
GVHD: Lê Thế Tâm SVTH: Cao Tuấn Anh – Trần Tùng Dương
Đường kính ngoài của ống ruột gà: dn = 15 + 2×1 = 17 mm
Đường kính trung bình của ống là: d tb 2
Tổng chiều dài ống truyền nhiệt là:
- Bước xoắn ống ruột gà: t = 0.06 m
- Đường kính vòng xoắn: dx =0.6m
Chiều dài một vòng xoắn: lv = d x 2 t 2 = 3.14 0.5 2 0.06 2 l v = 1.885 m
Chiều cao của phần ruột gà: h = n×t = 22×0.06 = 1.32 m
Chiều cao của bình ngƣng tụ khí khí ngƣng: H = h + 2×h 0 = 1.32 + 2×0.2 H = 1.72 m Đường kính của bình ngưng tụ khí khó ngưng: D = d x + 2×d 0 = 0.6 + 2×0.1
Vậy bình ngƣng tụ khí khó ngƣng của tháp aldehyt có các thông số kỹ thuật sau:
4.7.3.4 Bình ngưng tụ hồi lưu và bình ngưng tụ khí khó ngưng cho tháp tinh a Bình ngưng tụ hồi lưu
Tính diện tích truyền nhiệt
Lƣợng nhiệt cần lấy đi để ngƣng tụ trong 1h là Q
- r = 218.9 Kcal/Kg: ẩn nhiệt hóa hơi của rƣợu ở nồng độ 96.5%
- R = 659.7 kg/h: lƣợng cồn sản phẩm lấy trong 1h
- v = 5: chỉ số hồi lưu của tháp tinh
Vậy diện tích truyền nhiệt của bình ngƣng tụ là: F t tb k
Tính hệ số truyền nhiệt của ống truyền nhiệt
- ω: vận tốc nước lạnh đi trong ống: 1m/s
- thực thế hệ số truyền nhiệt của ống chỉ là k tt = 0.5×700 = 350 Kcal/m 2 độ
Tính hiệu số nhiệt độ trung bình: t tb
- Nhiệt độ nước lạnh vào bình ngưng tụ là 25 0 C
- Nhiệt độ nước ra khỏi bình ngưng tụ là 60 0 C
- Nhiệt độ ngƣng tụ của hơi rƣợu ở nồng độ 96.5% KL là 78 0 C t max
t tb min max min max ln t t t t
Vậy diện tích truyền nhiệt là F = 728968.5
Trong sản xuất, diện tích truyền nhiệt của bình ngưng tụ thường lớn hơn so với tính toán ban đầu Kết quả thực tế cho diện tích truyền nhiệt của bình là F tt = 64.5 m².
Chọn thiết kế 2 bình ngƣng tụ nên F 1 = F 2 = 32.25 m 2
Tính toán kích thước của mỗi bình ngưng tụ hồi lưu
Chọn loại ống truyền nhiệt kích thước:
GVHD: Lê Thế Tâm SVTH: Cao Tuấn Anh – Trần Tùng Dương
Đường kính ngoài của ống: dn = 40 + 2×2 = 42 mm
Đường kính trung bình của ống là: dtb = 40 44
Tổng chiều dài ống truyền nhiệt là:
Bố trí số ống truyền nhiệt xếp theo hình lục lăng có số ống xếp trên đường chéo là b = 13 ống
Số ống có thể xếp đƣợc trên tiết diện bình ngƣng là: n = ( 1 ) 1
Vậy chiều dài mỗi ống là: l n
Đường kính thiết bị bình ngưng tụ hồi lưu
Chiều dài bình ngưng tụ hồi lưu
- d0 = 0.25: khoảng cách từ ống truyện nhiệt đến 2 đầu thiết bị
Vậy chọn bình ngƣng tụ có các thông số sau:
- L = 2420 mm b Bình ngƣng tụ khí khó ngƣng
Chọn thiết bị bình ngƣng tụ khí khó ngƣng của tháp tinh bằng năng suất thiết bị bình ngƣng tụ khí khó ngƣng của tháp aldehyt
4.7.3.5 Thùng làm mát cồn sản phẩm, bình làm mát cồn đầu và bình làm mát dầu fusel a Thùng làm mát cồn thực phẩm
Tính hiệu số nhiệt độ trung bình: t tb
- Nhiệt độ nước lạnh vào thiết bị: 25 0 C
- Nhiệt độ nước lạnh ra sau khi làm lạnh: 30 0 C
- Nhiệt độ cồn lấy ra khỏi tháp: 78 0 C qua bình làm mát đến 28 0 C t max
t tb min max min max ln t t t t
Nhiệt lƣợng lấy đi trong 1h
- G = 638.7 kg/h: lƣợng cồn sản phẩm lấy trong 1h
- C = 0.64 Kcal/Kgđộ: nhiệt dung riêng của cồn 96.5 % V
Tính hệ số truyền nhiệt
- ω: Vận tốc nước lạnh đi trong ống:
GVHD: Lê Thế Tâm SVTH: Cao Tuấn Anh – Trần Tùng Dương
Diện tích truyền nhiệt F t tb k
347.65 16.23 = 3.62 m 2 Chọn ống truyền nhiệt làm từ đồng có các kích thước như sau:
- Đường kính trong: dt = 15 mm
Đường kính ngoài của ống: d n = 15 + 2×1 = 17 mm
Đường kính trung bình của ống là: dtb 2
Tổng chiều dài ống truyền nhiệt là:
- Bước xoắn ống ruột gà: t = 0.06 m
- Đường kính vòng xoắn: dx =0.6 m
Chiều dài một vòng xoắn: lv = d x 2 t 2 = 3.14 0.7 2 0.06 2 lv = 2.2 m
Chiều cao của phần ruột gà: h = n×t = 38×0.06 = 2.28 m
Chiều cao của bình làm mát H = h + 2×h0 = 2 28+ 2×0.25 = 2.78 m Đường kính của bình làm mát D = dx + 2×d0 = 0.7 + 2×0.1 = 0.9 m
Vậy chọn bình làm mát cồn sản phẩm có các thông số sau:
- D = 900 mm b Bình làm mát cồn đầu và dầu fusel
Dựa trên kinh nghiệm sản xuất, chúng tôi đã chọn thiết bị làm mát cồn đầu và dầu fusel có năng suất tương đương nhau, bằng 1/3 năng suất của thiết bị làm mát cồn thực phẩm Do đó, thông số kỹ thuật của thiết bị được xác định như sau:
Thùng cao vị có diện tích chứa bằng 1/3 lƣợng giấm chín của một thùng lên men của một ca: V = 41061.9/3 687.3 lít = 14 m 3
→ vậy thông số của thùng cao vị chọn là: 2.5×2.5×2.25 (m), thể tích chứa thực của thùng là 14.06 m 3
4.7.3.7 Thùng chứa cồn thực phẩm, thùng chứa cồn đầu và thùng chứa dầu fusel a Thùng chứa cồn thực phẩm
Lƣợng cồn thực phẩm lấy ra sau 1 ca sản xuất: 6666.67 lít, hay 6.7 m 3
Chọn 2 thùng chứa, mỗi thùng có thể tích chứa là 3.35m 3
→ Chọn thùng chứa cồn thực phẩm có các thông số sau d×h (m) là: 1.5×2 b Thùng chứa cồn đầu
Lƣợng cồn đầu lấy ra trong ngày sản xuất là 3% so với lƣợng cồn thành phẩm
→ V cồn đầu lấy ra là: 200 lít = 0.2 m 3 , chia làm hai thùng luân phiên nhau đƣa về kho thành phẩm, mỗi thùng có thể tích 0.1m 3
Chọn thùng chứa cồn đầu hình trụ có các thông số sau d×h (m) là: 0.4×0.8 c Thùng chứa dầu
Chọn thùng chứa dầu có kích thước giống như thùng chứa cồn đầu: d×h (m) là: 0.4×0.8
4.7.3.8 Bình tách CO 2 và bình chống phụt giấm
Theo kinh nghiệm và thực tế của các nhà máy em chọn bình tách CO 2 và bình chống phụt giấm có các thông số sau:
GVHD: Lê Thế Tâm SVTH: Cao Tuấn Anh – Trần Tùng Dương
Bảng4: Thống kê các thiết bị sản xuất của nhà máy
STT Tên thiết bị SL Đặc tính kỹ thuật
8 Thùng hoạt hóa men giống 2 V = 10.5 m 3 ,
9‟ Bộ phận làm mát tuần hoàn
15 Bình ngưng tụ hồi lưu tháp thô 2 F = 8.9 m 2 , D = 630
17 Bình ngưng tụ hồi lưu tháp 2 F = 8.9 m 2 , D = 630 aldehyt L = 1890
18 Bình ngƣng tụ khí khó ngƣng tháp aldehyt
20 Bình ngưng tụ hồi lưu tháp tinh
21 Bình ngƣng tụ khí khó ngƣng của tháp tinh
23 Bình làm mát cồn đầu 1 F = 1.2 m 2 , D = 300
26 Bình làm mát cồn thực phẩm 1 F = 3.62 m 2 , D= 900
27 Thùng chứa cồn thực phẩm 2 D = 1500, H = 2000