thiết kế phân xưởng sản xuất nước dứa lên men có nồng độ cồn thấp với năng suất là 20 triệu lít năm

Nguyên liệu

Nguyên liệu chính

Tên khoa học: Ananas comocus Thuộc họ: Bromeliaceae

Chọn giống dứa Cayenne vì trái to, nhiều nước và năng suất cao, đảm bảo sản lượng để sản xuất

Bảng 2.1: Thành phần hóa học có trong 100g thịt dứa Cayenne [10]

Nguồn cung cấp: dứa thu mua tại hai nông trường Đồng Giao và Tam Điệp thuộc thị xã Tam Điệp, tỉnh Ninh Bình

Dứa tươi cần đảm bảo không bị dập và đạt độ chín thu hoạch ở mức độ 2, với khoảng 3 hàng mắt mở và 25-75% vỏ trái có màu vàng tươi, theo đánh giá của Viện Khoa học Nông nghiệp miền Nam.

• Không sâu bệnh, không meo mốc, không bị khuyết tật, không dính bùn đất, chuột cắn hay các loại côn trùng đục lỗ, có mùi lạ

• Hàm lượng chất hòa tan: 12,5 -13,5 0 Bx

Dứa sau khi thu hoạch được bảo quản trong kho mát có nhiệt độ 26±2 0 C, độ ẩm kho 85-90%

Vai trò: chuyển hóa đường trong dịch lên men thành ethanol, carbon dioxide và các sản phẩm phụ

Tiêu chuẩn: Nấm men dùng trong phân xưởng dựa trên các tiêu chí của tiêu chuẩn OIV-Oeno 329-2009 [9]

Bảng 2.2 : Tiêu chuẩn nấm men của phân xưởng

Chỉ tiêu Đơn vị Tiêu chuẩn

Chỉ tiêu vật lí Độ ẩm % < 8

Số tế bào sống CFU/g ≥ 10 10

Các loài nấm men khác CFU/g < 10 5

Vi khuẩn acetic tế bào/g Lượng nước để hòa tan K2S2O5 là 0,3474kg

Khối lượng riêng của dung dịch K2S2O5 10% là: ( Với Ƿ K2S2O5 = 1,48 kg/L)

Vdung dịch K2S2O5 = m dung dịch K2S2O5 / Ƿdung dịch K2S2O5 = 0,386/ 0,97 = 0,398LThể tích dịch sau quá trình sulfite hóa là:

V dịch sau quá trình sulfite hóa = Vdịch sau ép + Vdung dịch K2S2O5 - Vtổn thất sulfite

Thể tích tổn thất trong quá trình:

Vtổn thất lọc = 1%V dịch sau quá trình sulfite hóa = 1% × 645,252= 6,45L

Thể tích dịch sau quá trình lọc là:

Vdịch sau lọc = V dịch sau quá trình sulfite hóa - Vtổn thất lọc = 645,252– 6,45 = 638,55L

Ta có lượng chế phẩm nấm men sử dụng là 30g/hl Vậy lượng nấm men cần sử dụng là: mnấm men = (30 × 638,55)/100 = 191,567g ( chế phẩm nấm men)

Hòa tan nấm men vào nước với tỉ lệ 1:10, nên lượng nước cần sử dụng là: m nước = 191,567g × 10 = 1,91L

Lượng dịch dứa trộn cùng với nấm men theo tỉ lệ 1:1, nên lượng dịch dứa cần sử dụng là: m dịch dứa = 191,567 × 1 = 0, 191kg

=> V dịch dứa = m dịch dứa / Ƿhỗn hợp =0,191 / 1,00575 = 0,22L

Theo yêu cầu của sản phẩm, cần lên men dịch dứa lên 3,5 độ và lượng đường sót là 80g/L

Ta có lượng đường trong dịch dứa trước khi lên men là: mđường trước lên men = mchất tan trong nước sau ép × 0,75 ( Do đường chiếm 75% lượng chất tan)

Nấm men có khả năng lên men 16,5g đường trên 1L dịch, tương ứng với việc tạo ra 1% độ cồn Để đạt được 3,5% độ cồn trong 1L dịch lên men, cần khoảng 57,75g đường.

Vậy với tương ứng 638,55L dịch dứa sau lắng thì cần hàm lượng đường là: m đường 2 = (638,55× 57,75)/1000 = 36,876kg

 Lượng đường có trong nguyên liệu > Lượng đường cần cho quá trình lên men

Hàm lượng đường sót là: m đường sót =mđường trước lên men - m đường 2 = 58,406 - 36,876 = 21,53kg

Hàm lượng đường sót ứng trên 1ml là:

638,55 = 33,72𝑔/𝐿 => Hàm lượng đường sót chưa đạt yêu cầu

 Gọi x lượng đường từ dung dịch syrup saccharose 65% bổ sung vào trong dịch lên men, ta có phương trình:

65× 100)/1,3190= 70 m đường saccharose nấu syrup = 25,22 kg

Pha dung dịch syrup có nồng độ 65%

Ta có m đường saccharose nấu syrup = 25,22 kg

 Dung dịch syrup có nồng độ 65% có khối lượng là: m dung dịch syrup 65% = (m đường saccharose nấu syrup × 100)/0,65

V dung dịch syrup 65% = m dung dịch syrup 65% / Ƿ syrup saccharose 65% (Với Ƿ syrup saccharose 65% = 1,3190kg/l) = 38,8/ 1,3190 = 29,416L

 Lượng nước cần bổ sung là: m nước = m dung dịch syrup 65% - m đường saccharose nấu syrup = 38,8 – 25,22 = 13,58 kg

Theo yêu cầu công nghệ, lượng acid citric bổ sung trong quá trình nấu syrup là 750g/100kg đường saccharose Vậy lượng acid citric cần là: macid citrcic = (25,22× 0,75)/100 = 0,19kg

Trong quá trình nấu syrup, cần ước lượng tổn thất 2% nước do bay hơi, do đó lượng nước cần sử dụng là 14,26 kg Đường saccharose trong công nghiệp thường chứa ẩm và tạp chất, vì vậy để đạt yêu cầu độ Pol ≥ 99 o Z, lượng đường saccharose cần bổ sung là 25,47 kg.

Vtổn thất phối trộn = 0,1%V dịch sau quá trình lắng = 0,1% ×638,55= 0,63L

Thể tích dịch sau quá trình phối trộn:

Vdịch phối trộn = V dịch sau quá trình lắng + V syrup + Vhoạt hóa - Vtổn thất phối trộn

Vtổn thất lên men = 0,1%V dịch sau quá trình phối trộn= 0,1% × 669,248L = 0,67L

Thể tích dịch sau quá trình lên men:

Vdịch lên men = Vdịch phối trộn - Vtổn thất lên men = 669,248L – 0,77 = 668,58L

Vtổn thất lọc ống = 1%V dịch sau quá trình lên men = 1% ×668,58L = 6,68L

Thể tích dịch sau quá trình lọc ống

Vlọc ống = Vdịch lên men - Vtổn thất lọc ống = 668,58L – 6,68 = 661,9L

Vtổn thất lọc màng = 0,1%V dịch sau quá trình lọc màng = 0,1% ×661,9 = 0,66L

Vlọc màng = Vlọc ống - Vtổn thất lọc ống = 661,9 – 0,66= 661,24L

Vtổn thất làm lạnh = 0,05%V dịch sau quá trình lọc màng = 0,05% ×661,24L = 0,33L

Vlàm lạnh = Vdịch lên men - Vtổn thất lọc ống = 661,24 – 0,33= 660,91L

Vtổn thất bão hòa CO2 = 0,05%V dịch sau quá trình làm lạnh = 0,05%×660,91 =0,33L

Thể tích dịch sau quá trình bão hòa CO2:

V bão hòa CO2 = Vlàm lạnh - Vtổn thất bão hòa CO2 = 660,91- 0,33 = 660,58L

Vtổn thất rót chai,đóng nắp = 1% V bão hòa CO2 = 1% ×660,58= 6,6L

Thể tích dịch sau quá trình rót chai,đóng nắp:

V rót chai,đóng nắp = V bão hòa CO2 - Vtổn thất rót chai,đóng nắp = 660,58 - 6,6 = 653,98L

Vtổn thất thanh trùng = 2% V rót chai,đóng nắp = 2%×653,98L = 13,08L

Thể tích dịch sau quá trình

Vthanh trùng = V rót chai,đóng nắp - Vtổn thất thanh trùng = 653,98– 13,08= 640,9L

Vtổn thất dán nhãn = 0,05% Vthanh trùng = 0,05% × 640,9L = 0,32L

Thể tích dịch sau quá trình

Vdán nhãn = Vthanh trùng - Vtổn thất dán nhãn = 640,9L – 0,32= 640,58L

Kết luận: Vậy từ 1000kg dứa cho ra 640,58L sản phẩm

Bảng 4.4: Năng suất nhập liêu của từng quá trình ứng với 1000kg dứa

Quá trình Lượng nguyên liệu đầu vào Đơn vị

Gọt vỏ, đột lõi, bỏ mắt 970,20 Kg

Xử lý enzyme 724,01 Kg Ép 723,53 L

Bảng 4.5: Nguyên liệu tiêu hao ứng với 1000kg dứa

Nguyên liệu Khối lượng Đơn vị

Dứa 1000 Kg Đường saccharose 25,22 Kg

Chế phẩm nấm men 0,20 Kg

Tính toán cân bằng vật chất theo năng suất nhà máy

Phân xưởng hoạt động liên tục trong sản xuất nước dứa lên men, mỗi ngày 3 ca, một năm làm việc 300 ngày Năng suất thiết kế: 20.000.000 lít/năm

Bảng 4.6: Năng suất sản xuất tính theo ca, ngày, tháng, năm

Theo ca Theo ngày Theo tháng Theo năm

Bảng 4.7: Nguyên liệu ứng tính theo ca, ngày, tháng,năm

Nguyên liệu Đơn vị Ca Ngày Tháng Năm

Bảng 4.8: Năng suất nhập liệu của từng quá trình ứng với 1 ca

Theo ca Đơn vị Theo năm Đầu vào Đầu ra Đầu vào Đầu ra

Gọt vỏ, đột lõi, bỏ mắt Kg 33.675 25.256

Xử lý enzyme Kg 25.130 25.113 Tấn 22.617 22.602 Ép L 25.113 22.396 m 3 22.602 20.156

Tính chai thủy tinh đựng sản phẩm

• Chai để chứa sản phẩm có thể tích là 330 ml

• Số lượng chai cho 1 năm là 20.000.000

• Số ngày làm việc trong 1 năm là 300 ngày

• Số lượng chai sản phẩm được rót trong 1 ngày là 60.606.060

• Tổn thất chai bị bể trong 1 năm: T = 0,1%

• Số chai cần cho 1 năm theo thực tế: 60.606.060 (1+0,1%) = 60.666.666 chai

• Số lượng chai cần cho 1 ngày: 60.666.666

300 = 202.222 chai Tính nhãn dán sản phẩm

• Số lượng nhãn bằng số lượng chai sản phẩm trong 1 năm: 60.666.666 nhãn

• Số lượng nhãn cần cho 1 ngày: 202.222 nhãn

Tính số lượng thùng carton:

• Một thùng chứa 24 chai sản phẩm

• Số lượng thùng carton cần cho 1 năm: 60.666.666

• Số lượng thùng thực tế cần cho 1 năm: 2.527.777× (1+0,05%) = 2.529.041 thùng

• Số lượng thùng cần cho 1 ngày: 2.529.041

Bảng 4.9: Vật liệu bao bì sản phẩm

Loại bao bì Đơn vị Ngày Năm

Tính toán và chọn thiết bị

Khối lượng dứa đầu vào của mỗi ca: 34.709kg

Thời gian phân loại dự kiến: 4h

4 = 8677,25 𝑘𝑔/ℎ Chọn thiết bị có năng suất vượt 15% năng suất thực tế:

Nhà sản xuất INTECH VIỆT NAM

Nơi sản xuất Việt Nam

Kích thước (dài x rộng x cao) (mm) 6000 x 1000 x 900

Thiết bị ngâm rửa xối tưới

Khối lượng dứa đầu vào của quá trình: 34.362kg

Thời gian rửa dự kiến: 4h

Năng suất rửa lý thuyết: 34.362

Nhà sản xuất Công ty cổ phần công nghệ và thiết bị VPM

Kích thước(dài x rộng x cao) (mm) 3400 x 1160 x 1480

Thiết bị gọt vỏ, đột lõi, bỏ mắt

Thời gian làm việc dự kiến: 2h

Năng suất gọt lý thuyết: 33.675

Nhà sản xuất VARIN FOOD MACHINERY

Nơi sản xuất Thái Lan

Thời gian nghiền dự kiến: 2h

Năng suất nghiền lý thuyết: 25.256

2 = 12628 𝑘𝑔/ℎ Chọn thiết bị có năng suất vượt 15% năng suất thực tế:

Khối lượng dứa đầu vào của quá trình:25.113kg

Chọn thiết bị có năng suất vượt 15% năng suất thực tế:

Kích thước (đường kính × chiều cao) (mm) 3000 × 3820

Thời gian ép dự kiến: 2h

2 = 12556,5 kg/h Chọn thiết bị có năng suất vượt 15% năng suất thực tế:

Nhà sản xuất CÔNG TY CP THIẾT BỊ MCBROTHER

Kích thước (dài x rộng x cao) (mm) 1560 ×450 ×1340

Thiết bị lọc khung bản

Thể tích dịch dứa đầu vào của quá trình: 22.387L

Nhà sản xuất PLATIUM CHEMICAL ENGINEERING

Nơi sản xuất Thái Lan

Thể tích bồn lên men: 25m 3

Thời gian lên men : 4 ngày

Bồn lên men dự phòng: 2

 Số bồn lên men cần: 3×4+2 = 14 thùng

Kích thước (đường kính x chiều cao) (mm) 3250×3000

4 = 5800/ℎ Chọn thiết bị có năng suất vượt 15% năng suất thực tế:

Nhà sản xuất Hãng DIEMME

Kích thước (dài x rộng x cao) (mm) 1414×1114×2020 mm

Thể tích dịch dịch dứa đầu vào của quá trình: 22.974L

4 = 5743,5 L/h Chọn thiết bị có năng suất vượt 15% năng suất thực tế:

Nhà sản xuất Hãng DIEMME

Kích thước (dài x rộng x cao) (mm) 1414×1114×2020 mm

4 = 5737,8𝐿/ℎ Chọn thiết bị có năng suất vượt 15% năng suất thực tế:

Nhà sản xuất Alfa Laval

Kích thước (dài x rộng x cao) (mm) 2000×1000×1450

Thiết bị bão hòa CO 2

4 = 5732𝐿/ℎ Chọn thiết bị có năng suất vượt 15% năng suất thực tế:

Nhà sản xuất Alfa Laval

Kích thước (dài x rộng x cao) (mm) 1500 × 800×750

Thiết bị rót chai, đóng nắp

Số lượng chai sản phẩm được rót trong 1 ngày: 202020 chai

Tổng thời gian rót trong 1 ngày là : 4 × 3 = 12h

12 = 16835 𝑐ℎ𝑎𝑖/ℎ Chọn thiết bị có năng suất vượt 15% năng suất thực tế:

Số lượng chai sản phẩm thanh trùng trong 1 ngày là : 202020 chai

Tổng thời gian thanh trùng trong 1 ngày là: 4 × 3 = 12h

Kích thước (dài x rộng x cao) (mm) 11000×3000×2000

Số lượng chai cần dán nhãn trong 1 ngày là : 202020 chai

Tổng thời gian dán nhãn trong 1 ngày là: 6×3 = 18h

Số lượng thùng cần đóng trong 1 ngày là: 8430 thùng

Tổng thời gian đóng thùng trong 1 ngày là: 6×3 = 18h

Nhà sản xuất Công ty Hưng Gia Phạm

Giản đồ gainz

Hình 5.1 : Giản đồ gainz các quy trình sản xuất

Xử lý enzym Ép Sulfite hóa Lọc Nấu syrup Làm nguội Phối trộn Chuẩn bị môi trường

Hoạt hóa Lên men Lọc ống Lọc màng Làm lạnh Bão hòa CO2

Tính toán năng lượng, điện và nước

Tính nước

❖ Lượng nước dùng để rửa nguyên liệu trong 1 ca:

Vnước rửa = Vnước ngâm + Vnước phun

Vnước ngâm = (Dbồn × Rbồn× Hbồn ) × n × m

Với: Dbồn : chiều dài bồn ngâm (m)

Rbồn : chiều rộng bồn ngâm (m)

Hbồn : chiều cao bồn ngâm (m) n: hệ số chứa đầy của bồn ( n = 0,75) m: số lần thay nước mới để rửa trong 1 ca ( m =3)

Vnước rửa = Vnước ngâm + Vnước phun = 13,14 + 3 = 16,14 m 3 = 16140 (L)

❖ Lượng nước cần để nấu syrup nồng độ 65% với lượng đường 1400kg/ca: mnước nấu syrup = 1400 ×0,35

❖ Lượng nước để hydrat hóa 1kg chế phẩm enzyme trong 1 ca theo tỷ lệ 1:10: mnước hòa tan enzyme = 1× 10 = 10 (Kg) => Vnước hòa tan enzyme = 10 (L)

❖ Lượng nước để hòa tan 2kg K2S2O5 để tạo dung dịch 10% trong 1 ca: mnước hòa tan = 2×0,90

❖ Lượng nước để hydrat hóa 8kg chế phẩm nấm men trong 1 ca theo tỷ lệ 1:10: mnước hydrat hóa nấm men = 8× 10 = 80 (Kg) => Vnước hydrat hóa nấm men = 80 (L)

❖ Tổng lượng nước nguyên liệu cần cho 1 ca:

Vnước nguyên liệu = Vnước rửa + Vnước nấu syrup + Vnước hòa tan + Vnước nấu syrup + Vnước hòa tan enzyme

Vệ sinh thiết vị trong phân xưởng bao gồm hai loại:

❖ Vệ sinh thường: với các loại thiết bị hở, không khép kín

Chế độ vệ sinh: Vệ sinh bằng nước

❖ Vệ sinh CIP: với các thiết bị hệ thống nồi, thùng hoặc đường ống nguyên trạng khép kín và không tháo mở

• Rửa bằng nước nước nóng 60 0 C trong 10 phút

• Rửa bằng dung dịch kiềm 2% với nhiệt độ 75 0 C trong 30 phút

• Tráng rửa kiềm bằng nước nóng 60 0 C trong 10 phút

• Rửa bằng acid nitric 1% với nhiệt độ 75 0 C trong 10 phút

• Tráng rửa acid bằng nước nóng 60 0 C trong 5 phút

• Rửa và làm nguội bằng nước thường trong 10 phút

• Rửa bằng nước nước nóng 60 0 C trong 5 phút

• Rửa bằng dung dịch kiềm 2% với nhiệt độ 75 0 C trong 10 phút

• Tráng rửa kiềm bằng nước nóng 60 0 C trong 5 phút

• Rửa và làm nguội bằng nước thường trong 10 phút

Bảng 6.1: Chế độ vệ sinh của từng thiết bị

STT Thiết bị Vệ sinh thường

Vệ sinh CIP Tần suất

2 Thiết bị rửa xối tưới x 1 lần/ngày

3 Thiết bị gọt vỏ, đột lõi, bỏ mắt x 3 lần/ngày

4 Thiết bị nghiền xé x 3 lần/ngày

5 Thiết bị ủ enzym x 3 lần/ngày

6 Thiết bị ép trục vis x 3 lần/ngày

7 Đường ống sulfite x 3 lần/ngày

8 Thiết bị lọc khung bản x 3 lần/ngày

9 Thiết bị phối trộn x 3 lần/ngày

10 Thiết bị hoạt hóa x 3 lần/ngày

11 Thiết bị chuẩn bị môi trường hoạt hóa x 3 lần/ngày

12 Tank lên men x 4 ngày/lần

13 Thiết bị lọc ống x 3 lần/ngày

14 Thiết bị lọc màng x 3 lần/ngày

15 Thiết bị trao đổi nhiệt bản mỏng x 3 lần/ngày

16 Thiết bị bão hòa CO2 x 1 lần/ngày

17 Thiết bị máy rót x 3 lần/ngày

18 Máy thanh trùng đường hầm x 1 lần/tuần

19 Thiết bị dãn nhãn x 1 lần/tuần

20 Nồi nấu syrup x 3 lần/ngày

21 Thùng chứa trung gian x 1 lần/ngày

❖ Tính toán với chế độ vệ sinh thường

Kí hiệu: Q là lưu lượng bơm (m 3 /s)

T là thời gian nước chảy qua thiết bị (s)

V là lượng nước sử dụng trong ngày (m 3 ) n là số lần hồi lưu Đường kính ống dẫn nước: d = 30 (mm)

Tốc độ nước trên đường ống: ω = 1,5 (m/s)

Lưu lượng nước vệ sinh thiết bị: Q = 0,00106(m 3 /s)

Thời gian cấp nước vệ sinh thiết bị: T = 300 (s)

Thể tích nước cần sử dụng để vệ sinh thiết bị: V = Q × T = 0,00106 × 300 = 0,32 (m 3 )

Vệ sinh máy thanh trùng đường hầm

Vì có hồi lưu lại 1 lần nên lượng nước cần sử dụng chỉ được cấp trong 600/2 = 300 (s)

Lượng nước cần cho một lần vệ sinh: V = Q × T = 0,00106 × 300 = 0,32 (m 3 )

Vệ sinh thiết bị dán nhãn

Vì có hồi lưu lại 1 lần nên lượng nước cần sử dụng chỉ được cấp trong 300/2 = 150 (s)

Lượng nước cần cho một lần vệ sinh: V = Q × T = 0,00106 × 150 = 0,16 (m 3 )

Bảng 6.2: Lượng nước sử dụng trong chế độ vệ sinh thường

Thiết bị Tần suất Thể tích nước thường sử dụng

Máy thanh trùng đường hầm 1 lần/tuần 0,32

Máy dán nhãn 1 lần/tuần 0,16

Tổng thể tích nước vệ sinh trong 1 ngày (m 3 ) 0,39

❖ Tính toán với chế độ vệ sinh CIP 1

Vệ sinh thiết bị ủ enzym

Tổng thời gian cấp nước nóng 60 0 C để tráng rửa thiết bị : 30 phút

Vì có hồi lưu lại 1 lần nên lượng nước cần sử dụng chỉ được cấp trong: T = 30/2 = 15 phút Tần suất vệ sinh thiết bị trong 1 ngày: n = 3 lần

Lượng nước nóng 60 0 C cần để vệ sinh thiết bị là:

Thời gian vệ sinh thiết bị bằng dung dịch kiềm: 30 phút

Vì có hồi lưu lại 2 lần nên lượng kiềm cần sử dụng chỉ được cấp trong: T = 30/3 = 10 phút Tần suất vệ sinh thiết bị trong 1 ngày: n = 3 lần

Thời gian vệ sinh thiết bị bằng dung dịch acid: 10 phút

Vì có hồi lưu lại 2 lần nên lượng acid cần sử dụng chỉ được cấp trong: T = 10/3 = 3,33 phút Tần suất vệ sinh thiết bị trong 1 ngày: n = 3 lần

Thời gian vệ sinh thiết bị bằng nước thường: 10 phút

Vì có hồi lưu lại 2 lần nên lượng nước cần sử dụng chỉ được cấp trong: T = 10/3 = 3,33 phút Tần suất vệ sinh thiết bị trong 1 ngày: n = 3 lần

Vệ sinh thiết bị ép trục vis

Vệ sinh thiết bị lọc khung bản

Lưu lượng nước vệ sinh thiết bị: Q = 0,00106 (m 3 /s)

Vệ sinh đường ống sulfite hóa

Vệ sinh thiết bị phối trộn

Vì có hồi lưu lại 2 lần nên lượng acid cần sử dụng chỉ được cấp trong: T = 10/3 = 3,33 phút

Tần suất vệ sinh thiết bị trong 1 ngày: n = 3 lần

Vệ sinh thiết bị hoạt hóa

Vệ sinh thiết bị chuẩn bị môi trường hoạt hóa

Vệ sinh tank lên men

Vì có hồi lưu lại 1 lần nên lượng nước cần sử dụng chỉ được cấp trong: T = 30/2 = 15 phút Tần suất vệ sinh thiết bị : n = 4 ngày/lần

Lượng nước nóng 60 0 C cần để vệ sinh thiết bị trong 1lần là:

Vì có hồi lưu lại 2 lần nên lượng kiềm cần sử dụng chỉ được cấp trong: T = 30/3 = 10 phút Tần suất vệ sinh thiết bị: n = 4 ngày/lần

Lượng kiềm cần để vệ sinh thiết bị trong 1 lần là:

Vì có hồi lưu lại 2 lần nên lượng acid cần sử dụng chỉ được cấp trong: T = 10/3 = 3,33 phút Tần suất vệ sinh thiết bị: n = 4 ngày/lần

Lượng acid cần để vệ sinh thiết bị trong 1 lần là:

Vì có hồi lưu lại 2 lần nên lượng nước cần sử dụng chỉ được cấp trong: T = 10/3 = 3,33 phút Tần suất vệ sinh thiết bị: n = 4 ngày/lần

Lượng nước thường cần để vệ sinh thiết bị trong 1 lần:

Vệ sinh thiết bị trao đổi nhiệt bản mỏng

Vệ sinh nồi nấu syrup

Bảng 6.3: Thể tích nước, kiềm và aicd của chế độ CIP 1 trong một ngày

Thiết bị Tần suất vệ sinh

Thể tích kiềm sử dụng (m 3 )

Thể tích acid sử dụng (m 3 )

Thể tích nước thường sử dụng (m 3 )

Thiết bị ép trục vis

3 lần/ ngày 2,86 1,91 0,64 0,64 Đường ống sulfite

Thiết bị lọc khung bản

Thiết bị chuẩn bị môi trường hoạt hóa

Thiết bị trao đổi nhiệt bản 3 lần/ ngày 2,86 1,91 0,64 0,64

SVTH: Đặng Trần Phú 50 mỏng

Tổng thể tích dung dịch vệ sinh trong 1 ngày (m 3 )

❖ Tính toán với chế độ vệ sinh CIP 2

Thiết bị rửa xối tưới

Lượng kiềm cần để vệ sinh thiết bị là:

Lượng nước thường cần để vệ sinh thiết bị là:

Vệ sinh thiết bị gọt vỏ, đột lõi, bỏ mắt

Vì có hồi lưu lại 1 lần nên lượng kiềm cần sử dụng chỉ được cấp trong: T = 10/2 = 5 phút

Tần suất vệ sinh thiết bị trong 1 ngày: n = 3 lần

Vệ sinh thiết bị nghiền xé

Vệ sinh thiết bị lọc ống

Vệ sinh thiết bị lọc màng

Vệ sinh thiết bị bão hòa CO 2

Vệ sinh thiết bị máy rót

Vệ sinh thùng chứa trung gian

Bảng 6.4 : Thể tích nước và kiềm của chế độ CIP 2 trong một ngày

Thiết bị Tần suất vệ sinh Thể tích nước nóng 60 0 C sử dụng (m 3 )

Thiết bị rửa xối tưới

Thiết bị gọt vỏ, đột lõi, bỏ mắt

Thiết bị lọc ống 3 lần/ngày 0,48 0,96 0,64

Thiết bị bão 1 lần/ngày 0,16 0,32 0,21

SVTH: Đặng Trần Phú 55 hòa CO2

Thiết bị máy rót 3 lần/ngày 0,48 0,96 0,64

Tổng thể tích dung dịch vệ sinh trong 1 ngày (m 3 )

Bảng 6.5 : Tổng thể tích nước, kiềm và acid sử dụng để vệ sinh trong một ngày

Chế độ vê sinh Thể tích nước nóng 60 0 C sử dụng (m 3

Thể tích acid sử dụng

Lượng nước cần sử dụng để pha dung dịch kiềm 2% :

Vnước pha kiềm = V dung dịch kiềm × 98% = 23,11 × 0,98 = 22,65 (m 3 )

Lượng nước cần sử dụng để pha dung dịch acid nitric 1% :

Vnước pha acid = V dung dịch acid × 99% = 5,82 × 0,99= 5,76 (m 3 )

Tổng thể tích nước sử dụng cho quá trình vệ sinh trong 1 ngày:

V nước vệ sinh = V nước 60 + V nước thường +Vnước pha kiềm + Vnước pha acid

Nước sử dụng cho mục đích khác

Lượng chai cần rửa trong 1 ngày : 202.222 chai

Lượng nước rửa cho 1 chai bằng nửa thể tích chai: 330×0,5 = 165 (ml)

Có 4 vùng rửa bằng nước trong thiết bị

Lượng nước tổn thất trong quá trình rửa: 5%

Tổng lượng nước để rửa chai:

Số lượng công nhân làm việc trong 1 ca : 30 người

Tiêu chuẩn dùng nước sinh hoạt trong cơ sở sản xuất tính cho 1 người trong 1 ca : 45 (L) ( Theo TCXDVN 33 :2006)

Nước dùng cho sinh hoạt công nhân trong 1 ngày là : (30 × 3)×3×45 = 12,15 (m 3 )

Nước phòng cháy chữa cháy

Xung quanh nhà máy đặt 4 trụ chữa cháy

Lưu lượng nước mỗi trụ : 3 (L/s)

Vậy lượng dự trữ nước đủ dập tắt trong 1h : 4 × 3 × 3600 = 43,2 (m 3 )

Vậy tổng lượng nước cần dùng trong một ngày

V nước = Vnước nguyên liệu + Vvệ sinh+ Vsinh hoạt + Vchữa cháy

Lượng nước nhà máy cần dùng cho 1 ngày : 140 (m 3 )

Chọn hệ số chứa đầy của bể là 0,8

 Thể tích bể chứa là : 140/0,8 = 175 (m 3 )

 Xây dựng bể nước có kích thước Dài× Rộng × Cao = 7× 5× 5 (m) = 175 (m 3 )

Lượng nước đài nước cần chứa : 175 (m 3 )

Chọn hệ số chứa đầy của đài nước là 0,8

Dung tích của đài nước :

Thể tích : 9,12 (m 3 ) Đường kính đài nước : 1,95 (m)

Tính điện

Bảng 6.6: Điện năng tiêu thụ của các thiết bị trong phân xưởng

Thiết bị Số lượng Công suất

Thời gian làm việc 1 ngày (h)

Thiết bị rửa xối tưới 2 2 18

SVTH: Đặng Trần Phú 57 vỏ, đột lõi, bỏ mắt

Thiết bị ép trục vis 2 5 6

Thiết bị lọc khung bản 1 8 5,5

Thiết bị trao đổi nhiệt bản mỏng

Thiết bị bão hòa CO2 1 3 12

Máy thanh trùng đường hầm

Vậy tổng điện năng tiêu thụ của nhà máy trong 1 ngày là: 1078,03 (KWh)

Tổng công suất của các thiết bị chính trong phân xưởng : Ptbc = 110,3 (KW)

Công suất thiết bị phụ lấy bằng 10% các thiết bị chính

Công suất điện động lực thực tế: Pđl = k × Ptbc ×1,1 = 0,8 × 110,3× 1,1 = 97,1 (KW)

(k = 0,8 là hệ số sử dụng đồng thời) Điện dân dụng

Tổng công suất điện dân dụng lấy bằng 10% điện động lực

Vậy tổng công suất điện tiêu thụ của phân xưởng trong một ngày là:

Xác định dung lượng cần bù

Với các thiết bị, chọn cosdl = 0,6 → tgdl = 1,33

Để cải thiện hệ số công suất trong hệ thống thiết bị điện dân dụng, cần chọn cosdd = 0,8, tương ứng với tgdd = 0,75 Để nâng cao hệ số công suất lên cos2 = 0,95 (tg2 = 0,329), cần lắp thêm tụ điện có dung lượng bù phù hợp trong mạch.

Qb = Ptổng ×( tgdl - tg2) + Ptổng × ( tgdd - tg2)

Chọn tụ bù ICEVN của công ty Công nghệ điện tử ICEVN, Việt Nam

- Dung lượng bù Qb = 50 (kVA)

Công suất tính theo lý thuyết của máy biến áp

Chọn công suất biển kiến định mức của máy biến áp là Sdm (kVA) sao cho Sdm ≥ Stổng/0.8 Suy ra Sdm ≥ 112,43/ 0,8 = 140,53 (kVA)

Vậy chọn máy biến áp của Công ty CP thiết bị điện Đông Anh Hà Nội có công suất định mức 150 (kVA)

Tính hơi

Tính hơi cho quá trình xử lý enzyme

Lượng nguyên liệu đem ủ trong 1 ca : m = 25130 (Kg)

Nguyên liệu ban đầu có nhiệt độ là 30 0 C và cần gia nhiệt lên 50 0 C để tạo điều kiện cho enzyme pectinase hoạt động

Nhiệt dung riêng của nguyên liệu: c = 4190 – (2514 – 7,542×t)×x (J/kg.độ)

Với : t là nhiệt độ của dung dịch.( 0 C) x là nồng độ của dung dịch ( Dung dịch đem ủ có nồng độ là 12%)

 c = 4190 – (2514 – 7,542 × 30)×0,12 = 3915,5 (J/kg.độ) = 3,9 (KJ/kg.độ)

Lượng nhiệt cần cung cho quá trình ủ enzyme :

Tổng lượng nhiệt cần cung cấp cho quá trình ủ enzyme trong 1 ngày :

Tính hơi cho quá trình nấu syrup

Lượng syrup cần nấu trong 1 ca : 2154 (Kg)

Lượng nước sử dụng để hòa tan đường saccarose trong 1 ca : 754 (L) = 754 (Kg)

Lượng nhiệt để gia nhiệt nước từ 30 0 C lên 55 0 C để hòa tan đường :

Qnước = m nước × c nước × (t sau – t trước) = 754 × 4,18 × ( 55 – 30) = 78793 (KJ)

Nhiệt dung riêng của syrup được tính theo công thức : c = 4190 – (2514 – 7,542×t)×x (J/kg.độ)

 c syrup = 4190 – (2514 – 7,542 × 30) ×0,65 = 2702,97 (J/kg.độ) = 2,7 (KJ/kg.độ) Lượng nhiệt cần cho quá trình gia nhiệt syrup từ 55 0 C lên 75 0 C

Qsyrup = m syrup × c syrup × (t sau – t trước) %14 × 2,7 × (75-55) = 135756 (KJ)

Tổng lượng nhiệt sử dụng trong quá trình nấu syrup trong 1 ngày :

Tính hơi cho quá trình tiệt trùng môi trường hoạt hóa

Lượng môi trường sử dụng cho quá trình hoạt hóa trong 1 ca : 730 (Kg)

Môi trường ban đầu có nhiệt độ là 30 0 C và cần gia nhiệt lên 100 0 C để thực hiện quá trình tiệt trùng môi trường

Nhiệt dung của môi trường sau khi xử lý enzym là 3,9 (KJ/kg.độ) Để thực hiện quá trình tiệt trùng môi trường, cần cung cấp một lượng nhiệt cần thiết.

QMT’ = mmôi trường × c × (t sau – t trước) = 730 × 3,9 × (100 – 30) = 199290 (KJ)

Tổng lượng nhiệt cần cung cấp cho quá trình tiệt trùng môi trường trong 1 ngày :

Tính hơi cho quá trình thanh trùng

Chế độ thanh trùng : 62 0 C trong 20 phút

Nhiệt dung riêng của sản phẩm được tính theo công thức : c = 4190 – (2514 – 7,542×t)×x (J/kg.độ)

Với t = 15 0 C là nhiệt độ của sản phẩm trước khi vào quá trình thanh trùng x = 8% là nồng độ chất tan của sản phẩm

 => cSP = 4190 – (2514 – 7,542×15)×0,08 = 3998 (J/kg.độ) = 4 (KJ/kg.độ)

Thể tích sản phẩm mang đi thanh trùng trong 1 ca : 22687 (L)

Khối lượng riêng của sản phẩm là : Ƿ sản phẩm = 1000,382 (Kg/L)

Khối lượng sản phẩm thanh trùng trong 1 ca : m = Ƿ×V = 1,00382 × 22687"774 (Kg)

Lượng nhiệt cần cung cấp cho quá trình thanh trùng sản phẩm trong 1 ca (Lấy tổn thất nhiệt qua chai và môi trường là 5%) :

QSP’ = (m SP × cSP × (t sau – t trước))/1,05= (22774 × 4 × (62 – 15))/1,05 = 4077631(KJ)

Tổng nhiệt cần cung cấp cho quá trình thanh trùng sản phẩm trong 1 ngày :

Tính hơi cho quá trình vệ sinh CIP

Tính hơi gia nhiệt nước

Nước ban đầu có nhiệt độ là 30 0 C và cần gia nhiệt lên 60 0 C để chuẩn bị cho quá trình vệ sinh Lượng nước cần vệ sinh trong 1 ngày :28,86 m 3 = 28860 (Kg)

Lượng nhiệt cung cấp cho quá trình :

Tính hơi gia nhiệt kiềm

Nhiệt độ ban đầu của kiềm sau khi hòa tan với nước có nhiệt độ là 30 0 C và cần gia nhiệt lên

75 0 C để chuẩn bị cho quá trình vệ sinh

Lượng dung dịch kiềm cần cho quá trình vệ sinh : 23,11 (m 3 )

Khối lượng riêng của dung dịch kiềm 2% : Ƿ kiềm = 1021 (kg/m 3 )

Nhiệt dung riêng của dung dịch kiềm 2% : ckiềm 2% = 4 (KJ/kg.độ)

Tính hơi gia nhiệt acid

Nhiệt độ ban đầu của acid sau khi hòa tan với nước có nhiệt độ là 30 0 C và cần gia nhiệt lên

75 0 C để chuẩn bị cho quá trình vệ sinh

Lượng dung dịch acid cần cho quá trình vệ sinh : 5,82 (m 3 )

Khối lượng riêng của dung dịch acid nitric 1% : Ƿ acid = 1004 (kg/m 3 )

Nhiệt dung riêng của dung dịch nitric 1 % : cnitric 1% = 4,1 (KJ/kg.độ)

Tổng nhiệt cung cấp cho quá trình vệ sinh :

Vậy tổng nhiệt lượng cần cung cấp cho 1 ngày :

Q = Qu + QS + QMT + QSP + QVS = 5880420 +643647+597870+12232892+ 8944286

Bảng 6.7: Nhiệt lượng tiêu thụ của các quá trình trong 1 ngày

Quá trình Nhiệt lượng (KJ) Ủ enzym 5.880.420

Tiệt trùng môi trường hoạt hóa 597.870

Nhiệt tiêu thụ trong một ngày của phân xưởng là : Q = 28.299.115 (KJ)

Tổn thất trong quá trình bằng 10% tổng nhiệt tiêu thụ

Hệ số sử dụng không đồng thời : n = 1,3

Lượng nhiệt cần tiêu thụ trong 1 giờ là :

Dùng hơi bão hòa có áp suất 1,94 atm có ẩn nhiệt hóa hơi là : r = 2207 (KJ/kg)

Khối lượng hơi đốt cần trong 1 giờ : mhơi = 𝑄′

Vậy chọn nồi hơi có năng suất 800 (Kg/h)

• Hãng sản xuất : Công ty cổ phần đầu tư sản xuất năng lượng xanh

• Công suất sinh hơi: 500 (kg/giờ)

• Áp suất làm việc: 0,9MPA

• Nhiên liệu đốt: Dầu DO, vỏ trấu, than đá

Tính lạnh

Tính lạnh cung cấp cho làm nguội syrup

Làm nguội syrup đường từ 75 0 C về 45 0 C bằng nước

Khối lượng syrup 1 ca :2154 (Kg)

Tổn thất nhiệt trong một ngày : 5%

Nhiệt dung riêng của syrup được tính theo công thức :

SVTH: Đặng Trần Phú 62 c = 4190 – (2514 – 7,542×t)×x (J/kg.độ)

 c = 4190 – (2514 – 7,542 × 75) × 0,65 = 2924 (J/kg.độ) = 2,9 (KJ/kg.độ)

Lượng nhiệt cần cung cấp để làm nguội syrup bằng nước trong 1 ngày :

Làm nguội syrup từ 45 0 C về 25 0 C bằng glycol

 c = 4190 – (2514 – 7,542 × 45) × 0,65 = 2777 (J/kg.độ) = 2,7 (KJ/kg.độ)

Lượng nhiệt cần cung cấp để làm nguội syrup bằng glycol trong 1 ngày :

Tổng lượng nhiệt cần cung cấp để làm nguội syrup trong 1 ngày :

Tính lạnh cung cấp cho quá trình làm nguội môi trường hoạt hóa

Làm nguội môi trường chuẩn bị cho hóa trình hoạt hóa từ 100 0 C về 45 0 C bằng nước

Lượng môi trường sử dụng cho quá trình hoạt hóa trong 1 ca : 730 (Kg)

Nhiệt dung riêng của môi trường hoạt hóa : 3,9 (KJ/kg.độ)

Tổn thất nhiệt trong một ngày : 5%

Lượng nhiệt cần cung cấp để làm lạnh môi trường hoạt hóa bằng nước trong 1 ngày :

Làm nguội môi trường chuẩn bị cho hóa trình hoạt hóa từ 45 0 C về 25 0 C bằng glycol

Lượng nhiệt cần cung cấp để làm lạnh môi trường hoạt hóa bằng glycol trong 1 ngày :

Tổng lượng nhiệt cần cung cấp để làm lạnh môi trường hoạt hóa trong 1 ngày :

Tính lạnh cung cấp cho quá trình lên men

Lượng dịch lên men trong 1 ca : V = 23229 (L)

Khối lượng riêng của dịch lên men : Ƿ= 1,00575 (Kg/L)

Làm lạnh dịch lên men từ 30 0 C về 20 0 C để tiến hành quá trình lên men

Nhiệt dung riêng của môi trường lên men: 3,9 (KJ/kg.độ)

Lượng nhiệt lạnh cần bổ sung để giảm nhiệt độ ( do quá trình lên men tỏa nhiệt) chiếm 15% lượng nhiệt lạnh cung cấp cho quá trình

Lượng nhiệt cần cung cấp để làm lạnh cho quá trình lên men trong 1 ngày:

Tính lạnh cho quá trình làm lạnh trước khi cấp CO 2

Lượng sản phẩm cấp CO2 trong 1 ca : 22928 (L)

Khối lượng riêng của sản phẩm : Ƿ= 1,00382 (Kg/L)

Làm lạnh sản phẩm từ 25 0 C về 2 0 C để tiến hành quá trình làm lạnh chuẩn bị cho cấp CO2

Nhiệt dung riêng của sản phẩm: 3,9 (KJ/kg.độ)

Lượng nhiệt cần cung cấp để làm lạnh trước khi cấp CO2 trong 1 ngày:

Vậy tổng nhiệt lạnh cần cung cấp cho 1 ngày :

Bảng 6.8: Nhiệt lạnh tiêu thụ của các quá trình trong 1 ngày

Quá trình Nhiệt lượng (KJ)

Làm nguội môi trường hoạt hóa 672.604

Lạnh cấp cho quá trình lên men 3.143.434

Làm lạnh trước khi cấp CO2 6.193.494

Nhiệt lạnh tiêu thụ trong một ngày của phân xưởng là : Q = 10.966.231 (KJ)

Tổn thất trong quá trình bằng 10% tổng nhiệt lạnh tiêu thụ

Hệ số sử dụng không đồng thời : n = 0,8

Lượng nhiệt lạnh cần tiêu thụ trong 1 giờ là :

Vậy chọn máy nén lạnh có năng suất 200 KW

• Chọn đặt hàng máy nén lạnh Mycom:

• Nhà cung cấp: Mayekawa Việt Nam

Thiết kế nhà xưởng

An toàn sản xuất trong phân xưởng

Định dạng
Số trang	90
Dung lượng	2,63 MB