đồ án công nghệ thiết bị thực phẩm
TỔNG QUAN NGUYÊN LIỆU
NGUYÊN LIỆU ĐẬU TƯƠNG
1.1.1 Nguồn gốc Đậu tương (đậu nành) là một trong những loại cây trồng mà loài người đã biết sử dụng và trồng trọt từ lâu đời, vì vậy nguồn gốc của cây đậu tương cũng sớm được xác minh Những bằng chứng về lịch sử, địa lý và khảo cổ học đều công nhận rằng đậu tương có nguyên sản ở châu Á và có nguồn gốc từ Trung Quốc Cây đậu tương được thuần hoá ở Trung Quốc qua nhiều triều đại tiền phong kiến và được đưa vào trồng trọt và khảo sát có thể trong triều đại
Shang (năm 1700-1100 B.C) trước công nguyên Những thông tin về nguồn gốc đậu tương được trình bày chi tiết trong tài liệu của trong Ngô Thế Dân và cs (1999).
Tên khoa học là: Glycine Max (L) Merr
Đậu tương thuộc chi Glycine, họ đậu
Leguminosae, họ phụ cánh bướm
Hệ thống phân loại cây họ đậu, đặc biệt là chi Glycine, được xây dựng dựa trên các đặc điểm hình thái, phân bố địa lý và số lượng nhiễm sắc thể, do Hymowit và Newell (1984) đề xuất Phân loại này không chỉ bao gồm chi Glycine mà còn thêm chi phụ Soja, với chi Glycine được chia thành 7 loài hoang dại khác nhau Sự đa dạng trong cách phân loại phản ánh các yêu cầu và tiêu chí khác nhau trong nghiên cứu.
Cây đậu tương, thuộc chi Soja, gồm hai loài chính: đậu tương trồng Glycine (L) Merr và loài hoang dại G Soja Sieb và Zucc Là nguồn thực phẩm quan trọng, đậu nành được trồng chủ yếu để lấy hạt, chỉ sau lúa mì, lúa nước và ngô Hiện nay, châu Mỹ chiếm hơn 70% sản lượng đậu nành toàn cầu, tiếp theo là châu Á Tại Việt Nam, có 6 vùng sản xuất đậu nành chủ yếu tập trung ở khu vực Đông Nam.
Tỷ lệ trồng đậu nành ở Việt Nam phân bố không đồng đều, với Bộ đạt 26,2%, miền núi Bắc Bộ 24,7%, đồng bằng Sông Hồng 17,5% và đồng bằng sông Cửu Long 12,4% Hai vùng còn lại, đồng bằng ven biển miền Trung và Tây Nguyên, có tỷ lệ trồng đậu nành thấp hơn.
1.1.3 Cấu tạo và các sản phẩm từ hạt đậu tương (đậu nành) a Cấu tạo
Hạt đậu tương cũng như hạt của nhiều loại họ đậu khác là không có nội nhũ mà chỉ có một lớp vỏ bao quanh nội phôi lớn.
Hạt đậu tương có nhiều hình dạng như tròn, dẹp và màu sắc đa dạng như vàng, đỏ, xanh lục, nâu đen Trong số đó, đậu tương màu vàng được coi là loại tốt nhất và được trồng và sử dụng phổ biến nhất Hạt trưởng thành có đầu rốn là lỗ noãn, được bao phủ bởi một lớp màng, trong khi đầu kia có rãnh nhỏ Cấu trúc của hạt đậu tương gồm ba bộ phận chính: vỏ hạt, phôi và tử diệp.
Vỏ hạt chiếm 8% trọng lượng hạt và có màu sắc đa dạng, thường là vàng hoặc trắng, tùy thuộc vào giống Màu sắc của vỏ hạt được quyết định bởi hàm lượng anthocyane Ngoài ra, vỏ hạt còn đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ phôi mầm khỏi sự xâm nhập của nấm và vi khuẩn.
Phôi chiếm 2% trọng lượng hạt, là rễ mầm là phẩn sinh trưởng của hạt khi hạt lên mầm.
Tử diệp, hay còn gọi là nhân, chiếm 90% trọng lượng hạt và bao gồm hai lá mầm tích trữ chất dinh dưỡng, chứa hầu hết protein và chất béo của hạt Hạt được chia thành ba loại dựa trên kích thước: to, trung bình và nhỏ Hạt loại to có trọng lượng 1000 hạt từ 300g trở lên và thường có tỷ lệ vỏ thấp, chỉ khoảng 6%, trong khi hạt nhỏ có tỷ lệ vỏ chiếm 9,5%.
+ Trung bình là loại 1000 hạt nặng từ 150 ÷ 300g
+ Nhỏ là loại 1000 hạt nặng dưới 150g b Sản phẩm từ đậu tương
Sản phẩm được làm từ đậu nành thì rất đa dạng như:
- Sữa, bột cho trẻ sơ sinh
HÌNH 1 3 Các sản phẩm từ đậu tương
THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA ĐẬU TƯƠNG
Hạt đậu tương là nguồn dinh dưỡng phong phú, chứa nhiều protein và lipid Cây đậu tương, một loại cây trồng lâu đời, được coi là "cây kỳ lạ" trong nông nghiệp.
Đậu tương, còn được gọi là "vàng mọc từ đất", "cây đỗ thần" hay "cây thay thịt", được đánh giá cao nhờ giá trị kinh tế vượt trội Nó chứa nhiều vitamin, muối, protid và lipid, đặc biệt, protein đậu tương có chất lượng tốt nhất trong số các loại protein thực vật nhờ vào việc cung cấp đầy đủ các acid amin không thay thế.
Bảng 1.1 Thành phần hóa học của các chất khô trong đậu tương
Hạt đậu tương có thành phần protein cao, chiếm khoảng 40%, với hai acid amin chính là methionine và tryptophan Ngoài ra, đậu tương còn chứa nhiều acid amin khác Trong thành phần protein của đậu tương, globulin chiếm 85 - 95%, cùng với một lượng nhỏ albumin, prolamin và glutenin.
Đậu tương có hàm lượng protein cao hơn cá và thịt, gấp đôi so với các loại đậu khác Nó chứa các acid amin như methionine, cysteine, cystine với hàm lượng gần tương đương trứng, đặc biệt là lysine, cao gấp rưỡi so với trứng Protein trong đậu tương dễ tiêu hóa hơn thịt, không chứa cholesterol hay acid uric Ngoài ra, đậu tương còn chứa Leucitine, giúp cải thiện sức khỏe, tăng cường trí nhớ, tái sinh mô, làm cứng xương và nâng cao sức đề kháng cho cơ thể.
Bảng 1.2 Thành phần các acid amine trong protein đậu tương
Tuy nhiên protein đậu tương còn chứa hai thành phần không mong muốn là:
+ Chất ức chế trypsine (trypsine inhibitor): Ức chế enzyme tiêu hóa protein của động vật nên cần được loại bỏ trong quá trình chế biến.
+ Hemaglutinine là protein có khả năng hợp hemoglobine nên làm giảm hoạt tính của hemoglobine, làm cho hồng cầu bị vón và giảm hấp thu dưỡng khí.
Hạt đậu tương chứa khoảng 20% lipid, chủ yếu tập trung ở nhân đậu Hai thành phần chính trong nhóm lipid của đậu tương là Glyceride và Lecithin Glyceride đậu tương chứa 60-70% acid béo không no, khiến dầu đậu nành trở thành thực phẩm có giá trị sinh học cao Hàm lượng acid oleic và acid linoleic trong đậu tương đạt khoảng 11.255g/100g, tương đương 34% khối lượng khô.
Bảng 1.3 Các acid béo không thay thế
Dạng Các acid béo Giá trị
Carbohydrate trong thành phần của đậu tương chiếm khoảng 35%, phần lớn là cellulose, hemicellulose, và một lượng nhỏ lignin.
Bảng 1.4 Thành phần glucid trong đậu tương
Thành phần chất khoáng chiếm khoảng 5% phần trăm trọng lượng khô của hạt đậu nành Trong đó đáng chú ý nhất là canxi, photpho, mangan, kẽm và sắt.
Đậu tương là nguồn cung cấp nhiều loại vitamin thiết yếu cho cơ thể như B1, B2, A, E và K Tuy nhiên, hàm lượng vitamin trong đậu tương tương đối thấp và có thể bị mất đi trong quá trình chế biến.
Bảng 1.5 Thành phần chất khoáng trong đậu tương
Bảng 1.6 Thành phần vitamin trong đậu tương
Enzyme là chất xúc tác sinh học, làm tăng quá trình biến đổi trong cơ thể, gồm các enzyme như sau:
Bảng 1.7 Các enzyme trong đâụ tương
Urease ngăn cản sự hấp thụ protein qua ruột, vì vậy không nên ăn đậu tương sống Lipase có chức năng thủy phân glyceric thành glycerin và acid béo Phospholipase giúp thủy phân este của acid acetic.
Amylase Thủy phân tinh bột -amylase có trong đậu tương với số lượng khá lớn Lypoxygenase Xúc tác phản ứng chuyển H2 trong acid béo
CÔNG DỤNG CỦA ĐẬU TƯƠNG
1.3.1 Giữ lượng cholesterol xấu ở mức thấp Đậu nành có thể giúp giảm cholesterol LDL xấu khoảng 3% Sử dụng nhiều thực phẩm từ đậu nành cũng có thể làm tăng cholesterol HDL tốt lên 3% và giảm mức triglyceride khoảng 4%.
Isoflavone có trong đậu nành giúp giảm viêm mạch máu và cải thiện độ đàn hồi của chúng, đồng thời thực phẩm từ đậu nành có thể giảm nguy cơ tử vong do bệnh tim lên đến 15%.
1.3.3 Điều hoà huyết áp Đậu tương và các loại thực phẩm làm từ chúng thường rất giàu arginine, một loại axit amin được cho là giúp kiểm soát mức huyết áp Đồng thời isoflavone trong đậu nành cũng có tác dụng hạ huyết áp.
1.3.4 Ngăn ngừa các ung thư khác
Chế độ ăn giàu đậu nành có thể giảm nguy cơ mắc một số loại ung thư, đặc biệt là ung thư nội mạc tử cung, với nghiên cứu cho thấy việc tiêu thụ nhiều isoflavone đậu nành có thể giảm nguy cơ này khoảng 19%.
Hàm lượng estrogen thấp trong giai đoạn mãn kinh có thể gây ra sự thoát canxi khỏi xương, dẫn đến tình trạng mất xương Điều này khiến phụ nữ sau mãn kinh có xương yếu và giòn, hay còn gọi là loãng xương.
1.3.6 Giảm nhẹ các triệu chứng mãn kinh Đậu nành rất giàu isoflavone, một nhóm hợp chất còn được gọi là phytoestrogen hay estrogen thực vật, do khả năng liên kết với các thụ thể estrogen trong cơ thể.
Isoflavone trong đậu nành có thể giảm nhẹ lượng đường trong máu và mức insulin ở phụ nữ mãn kinh
QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN DẦU ĐẬU TƯƠNG
QUY TRÌNH CHẾ BIẾN DẦU THÔ
Hình 2.1 Sơ đồ quy trình chế biến dầu đậu nành thô
Vỏ chủ yếu được cấu tạo từ xenlulo và hemixenlulo, với hàm lượng dầu rất thấp hoặc gần như không có Lớp vỏ này không chỉ bảo vệ cho nhân mà còn có kích thước lớn hơn nhiều so với nhân.
Để tăng hàm lượng dầu trong nguyên liệu chế biến, cần tách nhân hạt, nơi chứa dầu chủ yếu, ra khỏi lớp vỏ ngoài có ít dầu Dầu thường tập trung ở nhân hạt, trong khi vỏ quả và vỏ hạt chứa một lượng rất ít và có thành phần lipid khác biệt Hơn nữa, vỏ quả và vỏ hạt có tính xốp, dễ hấp thu dầu, dẫn đến việc hình thành liên kết giữ dầu lại ở vỏ, từ đó làm tăng tổn thất dầu trong quá trình chế biến.
Nâng cao năng suất thiết bị công nghệ là điều cần thiết, vì vỏ quả và vỏ hạt có độ bền cơ lớn hơn nhiều so với nhân, điều này có thể dẫn đến giảm hiệu suất làm việc của máy móc Sự chênh lệch này gây ra tình trạng mòn nhanh chóng các bộ phận làm việc của thiết bị, ảnh hưởng đến hiệu quả sản xuất.
Tăng cường chất lượng dầu là điều cần thiết, vì lipid từ vỏ hạt, chủ yếu là sáp và các chất tương tự, có thể làm giảm giá trị cảm quan và chất lượng của dầu.
Để phá vỡ tế bào của vật thể cứng, cần sử dụng lực cơ học Việc lựa chọn loại lực nghiền phù hợp phụ thuộc vào độ bền cơ học của nguyên liệu Do đó, việc chọn thiết bị nghiền cần dựa trên tính chất cơ học của nguyên liệu và yêu cầu về bột nghiền.
Hình 2.3 Cấu tạo máy nghiền hạt
Dầu chủ yếu tập trung ở nhân và phân bố trong các khe vách tế bào cũng như trong các ống vi mô và vĩ mô, liên kết bền vững với các thành phần kị nước Do đó, việc nghiền nhân hạt thành bột phục vụ cho nhiều mục đích khác nhau.
- Phá huỷ các cấu trúc mô, tế bào Khi bột càng mỏng dầu càng dễ dàng giải phóng.
Để tối ưu hóa quá trình chế biến sau này, đặc biệt là gia công cơ và nhiệt, việc nghiền bột thành dạng mịn là rất quan trọng Bột càng mỏng thì khả năng khuyếch tán hơi nước và truyền nhiệt càng hiệu quả, giúp bột chín đều và nhanh chóng, dễ dàng đạt được các đặc tính cơ lý theo yêu cầu của máy ép.
Chưng sấy bột nghiền là quá trình gia công nhiệt ẩm nhằm tạo sự đồng đều cho khối hạt và tối ưu hóa hiệu quả tách chiết dầu Quá trình này giúp phá vỡ liên kết tự nhiên giữa phần béo và không béo, cho phép dầu thoát ra tự do nhờ tác động của nước và nhiệt.
- Ngoài ra, nhờ vào các tác động này đã tạo cho dầu có độ nhớt thích hợp (thấp nhất), tạo tính linh động cho dầu.
- Vô hoạt enzyme không mong muốn, xúc tác quá trình phân hủy dầu (lipase, lipoxygenase, phospholipase).
- Làm mất tính độc của nguyên liệu nếu nguyên liệu có chứa độc tố.
Chưng sấy không chỉ thay đổi cấu trúc vật lý mà còn tác động tích cực đến thành phần hóa học, giúp nâng cao chất lượng sản phẩm cuối Quá trình này làm biến tính protein, dẫn đến tăng tính dẻo của bột ép và cải thiện khả năng tiêu hóa của khô dầu.
Hình 2.4 Thiết bị chưng sấy nhiều tầng
Quá trình ép dầu nhằm mục đích sử dụng lực cơ học để tác động lên nguyên liệu chứa dầu, tạo ra áp lực ngày càng tăng Nhờ đó, khối nguyên liệu sẽ dần dần sít lại và phần dầu béo (lỏng) sẽ được tách ra một cách hiệu quả.
Hình 2.5 Máy ép vít tay ngang
Dầu thô sau khi ép xong thường còn chứa nhiều cặn, chủ yếu là các mảnh bột vụn lẫn vào dầu Quy trình lọc dầu thô nhằm mục đích tách các chất rắn ra khỏi dầu, giúp sản phẩm trở nên tinh khiết hơn.
Hình 2.6 Máy lọc khung bản
QUI TRÌNH CHẾ BIẾN DẦU TINH
Hình 2.7 Sơ đồ quy trình chế biến dầu tinh luyện
Mục đích chính của quá trình thủy hóa bằng nước là sản xuất dầu mà không bị đóng cặn suốt quá trình vận chuyển và tồn trữ.
Lượng nước dùng trong quá trình thủy hóa thường chiếm khoảng 2% so với lượng dầu hoặc tương đương 75% lượng photphatit có trong dầu Nếu lượng nước quá ít, độ nhớt của dầu sẽ tăng cao, dẫn đến hiệu suất thủy hóa giảm Ngược lại, nếu sử dụng quá nhiều nước, sẽ xảy ra phản ứng thủy phân dầu, gây tổn thất cho sản phẩm.
Sử dụng trong tinh luyện dầu bằng phương pháp hóa học.
Quá trình chủ yếu trong nguyên tắc này dựa vào phản ứng trung hòa, trong đó các axit béo tự do và tạp chất có tính axit sẽ phản ứng với kiềm để tạo thành các muối kiềm Những muối này không tan trong dầu mỡ nhưng lại có khả năng tan trong nước, giúp cho việc phân ly ra khỏi dầu trở nên dễ dàng thông qua phương pháp lắng hoặc rửa nhiều lần.
Mục đích chính của quá trình trung hòa dầu là loại trừ các axit béo tự do Xà phòng được sinh ra trong quá trình này không chỉ giúp hấp phụ mà còn kéo theo các tạp chất như protein, chất nhựa, chất màu và tạp chất cơ học vào trong kết tủa, từ đó giảm chỉ số axit của dầu và loại bỏ một số tạp chất Hóa chất thường được sử dụng trong quá trình này là NaOH hoặc KOH.
Na 2 CO 3 , nhưng có nhược điểm là tạo ra khí CO 2 trong quá trình trung hòa làm dầu bị khuấy đảo khiến xà phòng sinh ra bị phân tán và khó lắng, mặt khác nó tác dụng kém với các loại tạp chất khác ngoài axit béo tự do, nên việc sử dụng
Na2CO3 rất hạn chế.
Bảng 1.8 Nồng độ NaOH và nhiệt độ tinh luyện của các dầu khác nhau
Nồng độ NaOH (g/l) Nhiệt độ tinh luyện ( 0 C) Chỉ số axit của dầu (mg KOH)
Mục đích: để loại hết xà phòng trong dầu.
Tiến hành: rửa dầu liên tục nhiều lần, lượng nước rửa mỗi lần khoảng 15 – 20% so với dầu, số lần rửa 3 – 6 lần.
Đầu tiên, rửa bằng nước muối 10% ở nhiệt độ 90 - 95°C, sau đó dùng nước nóng 95 - 97°C Mỗi lần rửa cần khuấy đều và để yên trong khoảng 40 – 60 phút, sau đó tháo nước rửa ở dưới Nước rửa có thể được thu hồi để tách dầu và xà phòng.
Mục đích: Giảm độ ẩm trong dầu đến tiêu chuẩn bảo quản.
Dầu có màu sậm do sự hiện diện của các chất màu như carotenoit, chlorophyll và một số màu khác hình thành từ phản ứng caramen và melanoidin Việc tẩy màu dầu là cần thiết để nâng cao giá trị cảm quan của sản phẩm.
Mục đích của bài viết này là phân tích các hợp chất gây mùi và vị có trong nguyên liệu dầu, bao gồm những hợp chất đã có sẵn hoặc hình thành trong quá trình bảo quản dầu Những hợp chất này có thể tan vào dầu do ảnh hưởng của nhiệt độ, áp suất và nước trong quá trình khai thác, hoặc do tác động của các chất tẩy màu như đất hấp phụ và than hoạt tính.
Hình 2.8 Thiết bị khử mùi chân không
LỰA CHỌN THIẾT BỊ TRONG CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT DẦU DẬU NÀNH 24 3.1 HỆ THỐNG THIẾT BỊ SẢN XUẤT DẦU ĐẬU NÀNH
XUẤT DẦU DẬU NÀNH 3.1 HỆ THỐNG THIẾT BỊ SẢN XUẤT DẦU ĐẬU NÀNH a Thiết bị tách vỏ đậu nành
Thực hiện công đoạn bóc, tách vỏ hạt hạt đậu nành, máy xát vỏ kiểu trục.
Máy xát vỏ lụa hoạt động dựa trên nguyên tắc sử dụng cặp trục xát bọc cao su Sau khi xát, hỗn hợp xay sẽ rơi xuống mặt sàng hoặc được tách riêng thông qua luồng không khí của quạt, giúp phân tách vỏ lụa và phôi.
Bảng 1.9 Thông số kỹ thuật máy tách vỏ
Công suất 1 tấn/h Diện tích mặt sàn
80 m 2 Điện năng 45 KW b Thiết bị ép
Nguyên liệu ép được đưa vào đầu cấp, nơi sức kéo từ động cơ được truyền qua bộ truyền đến trục ép Dưới áp lực của trục ép và sự giảm thể tích trong buồng ép, nguyên liệu sẽ bị nghiền nát, phá hủy các tế bào chứa dầu Nhờ vào bộ phận gia nhiệt, dầu được tách ra khỏi tế bào và thoát ra qua đầu ra dầu, trong khi bã ép sẽ được đẩy ra ở vị trí ra bã.
Hình 3.2 Máy ép đậu nành Bảng 1.10 Thông số kĩ thuật máy ép
- Dễ sử dụng, nhỏ gọn.
- Lượng dầu trong hạt đậu được ép kiệt cao.
- Thuận tiện trong việc tháo lắp, vệ sinh và di chuyển máy.
- Phải cẩn thận khi sử dụng tránh bị hỏng. c Thiết bị chưng sấy
Nước hoặc hỗn hợp hơi và nước cần được phun dưới dạng tia nhỏ, phân phối đồng đều cho toàn bộ khối bột trong tầng nồi Lượng nước sử dụng, bao gồm cả hơi và nước, phụ thuộc vào độ ẩm ban đầu và độ ẩm tới hạn của phần háo nước trong bột, cũng như tỷ lệ dầu có trong nguyên liệu Khi tỷ lệ dầu cao, lượng nước cần thiết để làm ẩm sẽ ít hơn, ngược lại, nếu tỷ lệ dầu thấp, cần phải phun nhiều nước hơn.
Thời gian làm ẩm là yếu tố quan trọng để đảm bảo các hạt bột ẩm có thể truyền nước cho các hạt khô hơn Nước từ bề mặt hạt sẽ thẩm thấu vào bên trong chúng Thời gian này phụ thuộc vào phương pháp phun ẩm, lượng ẩm được phun và nhiệt độ của bột.
Nhiệt độ làm ẩm ảnh hưởng lớn đến quá trình khuếch tán nước vào bột Nếu nhiệt độ làm ẩm thấp trong khi dầu ép có nhiệt độ cao, nước sẽ khó phân tán đều Ngược lại, nếu nhiệt độ làm ẩm quá cao, hơi nước sẽ không ngưng tụ trên bề mặt bột, dẫn đến tổn thất hơi nước trực tiếp Để kiểm soát hiệu quả, nhiệt độ lý tưởng nên nằm trong khoảng 55 đến 65 độ C, trong khi nước phun cần đạt nhiệt độ tối thiểu từ 65 đến 75 độ C trong nồi chưng sấy có vỏ hơi gia nhiệt, cùng với việc đảm bảo dao gạt của cánh khuấy hoạt động hiệu quả.
Trong giai đoạn sấy, nhiệt độ cao và tác động khuấy trộn cơ học giúp hơi nước bốc đi, làm cho dầu thoát ra dễ dàng hơn Quá trình này làm cho bột trở nên dẻo và xốp, tạo điều kiện tối ưu cho sản phẩm cuối cùng.
Khi tiếp xúc với oxy không khí ở nhiệt độ 105 °C, dầu sẽ bị oxy hóa mạnh, gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng dầu và làm khô dầu thành phẩm Nhiệt độ sấy thường được kiểm soát trong khoảng 85-105 °C, tùy thuộc vào đặc điểm của nguyên liệu dầu Đối với những loại dầu dễ bị oxy hóa như dầu đậu tương, có thể sấy ở nhiệt độ cao khoảng 95-105 °C.
Bảng 1.11 Thông số kỹ thuật máy chưng sấy Điện áp 380V-50Hz Dung tích 500l
Công suất 18KW Vật liệu SUS 304 Ưu điểm:
- có độ bền cao, không rỉ sét và ăn mòn, chuyên dùng trong ngành công nghiệp thực phẩm
- Nồi được thiết kế 2 lớp hoặc 3 lớp inox tùy theo nguyên liệu
Hình 3.3 Máy chưng sấy d Thiết bị nghiền
Máy nghiền bột hoạt động dựa trên các tác động cơ học như va đập, mài mòn và cắt để nghiền nhỏ vật liệu Trong quá trình này, nguyên liệu sẽ chịu tác dụng cơ học, dẫn đến biến dạng đàn hồi và phá hủy thành nhiều phần nhỏ hơn Do đó, quá trình nghiền không cần thiết phải tiêu tốn năng lượng cho việc biến dạng vật liệu mà chỉ tập trung vào việc làm giảm kích thước của nguyên liệu.
Bảng 1.12 Thông số kỹ thuật máy nghiền
Tên máy Máy nghiền buồng đập 14
Năng suất 700 – 900 (kg/h) Kích thước máy 90*98*74 (cm)
Nguồn điện 380V Trọng lượng máy không động cơ
Hình 3.4 Máy nghiền buồng đập 14
- Máy được thiết kế với 4 chân đứng vững chắc, kiểu dáng hiện đại với buồng làm việc rộng rãi phù hợp với các hộ kinh doanh.
- Buồng làm việc với 18 búa đập linh hoạt có thể nghiền nát nguyên liệu cùng bộ cánh quạt to khỏe hút bột cám sang túi đựng.
- Máy dùng để nghiền các loại cám ngô, cám khoai, cám sắn, đậu tương … ngoài ra máy còn sử dụng để nghiền gạo ngâm làm mỳ.
TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT
TÍNH NĂNG SUẤT CHO KHỐI LƯỢNG DẦU THÔ
Gdt = 4 000kg/ngày : khối lượng dầu thô
Gtp : khối lượng dầu tinh luyện, kg/ngày
Trong quá trình sản xuất dầu, có một số tổn thất cần lưu ý: tổn thất trong quá trình thủy hóa là 0,5% (f1), trong khi tổn thất trong quá trình trung hòa đạt 3% (f2) Ngoài ra, tổn thất trong quá trình rửa và sấy dầu là 0,3% (f4), và tổn thất trong quá trình tẩy màu và tẩy mùi là 1,0% (f5) Cuối cùng, tổn thất trong quá trình vận chuyển dầu và đóng chai cũng cần được tính toán.
Tổn hao dầu thô ban đầu khi đem tinh luyện( tổn hao trong đường ống bơm dầu vào nhà tinh luyện…) là 0.01%
Lượng dầu thô trước khi vào thủy hóa 4000.0,01% = 0,4 kg
4.1.1 Tính cân bằng cho quá trình thủy hóa
Lượng nước, 2% so với khói lượng dầu vào: 3999,6 2%= 80 kg
Tổng lượng vào thiết bị thủy hóa = 3999,6 + 80 = 4079,6 kg/ngày
Khối lượng photphatit (1,7 % so với hàm lượng dầu thô) mpl= 3999,6 1,7% = 68kg
Khối lượng dầu tổn thất theo cặn (0,5% so với hàm lượng dầu thô) mtt= 3999,6 0,5% = 20 kg
Khối lượng dầu tổn thất theo nước 7g/kg m= 3999,6 0,3 7.10 -3 = 8,4 kg
Lượng dầu sau quá trình thủy hóa
4.1.2 Tính cân bằng cho quá trình trung hòa
Dầu thô đã thủy hóa : 3983,2 kg/ngày
Chỉ số axit dầu thô :
Với : % FFA = 3%, hàm lượng axit béo tự do
A : chỉ số axit của dầu
M : phân tử lượng của axit béo đặc trưng của dầu, M = 296 lấy theo axit oleic(C18H35COOH)
D1 : lượng dầu đem trung hòa, sau quá trình thủy hóa
Ax : chỉ số axit của dầu, Ax = 7 mg KOH
Lượng dung dịch NaOH cần dùng: mdd NaOH = 209,5 kg/ngày
Tuy nhiên lượng kiền trong thực tế cần dư hơn so với lý thuyết, K là hệ số kiềmn dư, K phụ thuộc vào lượng dầu tinh luyện, thông thường K= 1,1÷1,5
Ta chọn K =1,2 mddNaOH (thực) = 209,5 1,2 = 251,4 kg/ngày
Dầu có chỉ số axit từ 5 – 7 mg/l, cho nồng độ NaOH trong khoảng 85 – 105g/l
chọn nồng độ NaOH là 95 g/l, tương đương với NaOH 9.5%
Vậy lượng axit béo tự do bị xà phòng hóa là:
Lượng dầu thô bị tổn thất trong quá trình trung hòa là (3% so với lượng dầu vào) md2 = 3983,2 0,03 = 119,5 kg/ngày
Lượng dầu sau trung hòa:
4.1.3 Tính cân bằng cho quá trình rửa và sấy dầu
Hàm lượng nước muối nồng độ 8% cần dùng cho 2 lần rửa dầu là (lượng dùng 15% so với lượng dầu) : mddNaCl = 3823,9 0,15 2 = 1147,17 kg/ngày
Lượng ẩm tách ra khỏi dầu là: mnước = 3823,9.(0,5 - 0,1) : 100 = 15,3 kg/ngày
Lượng dầu thô bị tổn thất trong quá trình rửa và sấy dầu là (0,2% so với lượng dầu): md3= 3823,9 0,002 = 7,7 kg/ngày
Tổng lượng dầu sau quá trình sấy dầu
4.1.4 tính cân bằng cho quá trình tẩy mầu, tẩy mùi
Hàm lượng đất hoạt tính khoảng 0,15 – 3% so với hàm lượng dầu vào, ta chọn 1.5% đất hoạt tính : 3800,9 0,015 = 57 kg/ngày
Hàm lượng than hoạt tính khoảng 15% so với lượng đất hoạt tính:
Tổng lượng vào thiết bị tẩy màu là :
Lượng hơi nước cần cho quá trình khử mùi là 5-15% so với hàm lượng dầu vào, chọn khoảng 10% lượng hơi: 3800,9 0,1 = 380,1 kg/ngày
Tổng lượng vào thiết bị tẩy mùi: 3800,9 + 380,1 = 4181,05 kg/ngày mtạp = 56 kg/ngày
Tổng lượng dầu sau quá trình tẩy màu và tẩy mùi :
Lượng dầu tinh luyện sau quá trình bảo quản :
Bảng 1.13 Tổng hợp nguyên liệu và hóa chất cần dùng cho quá trình tinh luyện dầu
Nguyên liệu, hóa chất Kg/ngày
Lượng nước cần dùng cho thủy hóa 80
Dầu khô đã thủy hóa 3983,2
Lượng NaOH rắn cần dùng cho trung hòa
Lượng axit béo tự do bị xà phòng hóa 39,8
Lượng dầu thô đã trung hòa 3823,9
Lượng NaCL rắn sử dụng cho 2 lần rửa 91,8
Lượng ẩm tách ra khỏi dầu sau khi sấy 15,3 sấy dầu
Lượng đất hoạt tính sử dụng 57
Lượng than hoạt tính sử dụng 8,55
Lượng hơi nước cần dùng trong khử mùi 380,1
Lượng dầu cò lại sau khi khử mùi 3733,6
Phần lớn sử dụng trong dây chuyền sản xuất là bơm li tâm Chọn tính toán bơm li tâm là bơm nhập liệu vào thiết bị trung hòa.
Xác định đường kính ống nhập liệu từ phương trình lưu lượng:
Vs(m3/s): lưu lượng dung dịch chảy trong ống.
(m/s): vận tốc thích hợp của dung dịch chảy trong ống.
Thời gian nhập liệu nl 0,25h
Lượng dung dịch ban đầu : Gđ= (kg/ h)
Lưu lượng chảy trong ống : (m 3 /s)
Xác định công suất bơm
H= 0,8 : hiệu suất toàn phần của bơm.
Xác định áp suất toàn phần của bơm:
H(m) : áp suất toàn phần do bơm tạo ra, tính bằng chiều cao cột chất lỏng. p1, p2(N/m 2 ) : áp suất bề mặt chất lỏng không gian đẩy và hút.
(kg/m 3 ) : khối lượng riêng của chất lỏng cần bơm. g(m 2 /s) : chiều cao nâng của chất lỏng.
h m : áp suất tiêu tốn để thắng toàn bộ trở lực trên đường ống hút và đẩy (kể cả trở lức cục bộ khi chất lỏng ra khỏi ống đẩy).
= cửa ra + ξ cửa vào + ξ khuỷu cong 90 0 =1+ 0.5+ 1.26 =2.76
Xác định Re: Re= = 477 d (m): đường kính ống w(m/s): vận tốc
(kg/m 3 ) khối lượng riêng của chất lỏng cần bơm
hm= 1m Áp suất toàn phần của bơm: H= 5m
Trong thực tế khi sử dụng còn lấy thêm hệ số dự trữ k = 1,5
N : công suất bơm ηtđ = 0.8: hệ thống truyền động ηđc = 0,9: hiệu suất động cơ điện
=> Chọn bơm ly tâm có công suất bơm Ebara 0,5 HP CDXM 70/05
CHƯƠNG 5: TÍNH ĐỊNH MỨC TIÊU HAO NĂNG LƯỢNG
TÍNH HƠI
- Khối lượng dầu thô cần đun nóng trong 1giờ: md = kg/h
- Nhiệt dung riêng của dầu thô : cd 2093 J/kg.°C
- Nhiệt lượng cần để gia nhiệt dầu thô từ 25 - 90°C là :
Q1= md.cd.(t2 – t1) = 475,2 2093 (90 - 25) d636339,9 (J/h) d636,4 (kJ/h) Lượng hơi cần cung cấp :
1,05: tổn thất nhiệt ra môi trường ngoài
0,9: lượng hơi ngưng 90% r = 2056 kJ/kg: ẩn nhiệt hóa hơi của nước ở 170°C
- Khối lượng nước cần đun nóng trong 1 h: m2 = = 8,5 (kg/h)
- Nhiệt dung riêng của nước: c n 4187 (J/kg)
- Nhiệt độ ban đầu của nước : t C 11 20 0
- Nhiệt độ của nước khi thủy hóa : t C 12 90 0
Nhiệt lượng cần cung cấp: Q2 = 8,5 4187 (90 – 20)
Lượng hơi cần cung cấp: H2 = = 1,42 (KJ/h)
Gia nhiệt cho quá trình trung hòa
Dầu thô đã thủy hóa : = 497,9 (kg/h)
Lượng kiềm cần dùng là: 251,4÷8 = 31,5 (kg/h)
Nhiệt độ ban đầu của dung dịch kiềm : 30°C
Nhiệt dung riêng của dung dịch kiềm là: ck 3832,5 (J/kg.°C)
Nhiệt độ của quá trình quá trình trung hòa : 90°C
- Nhiệt lượng cần cung cấp :
- Lượng hơi cần cung cấp : H3 = 4,11(kg/h)
Năng lượng tiêu tốn cho quá trình rửa dầu
Dầu đã đã trung hòa 3823,9/8 = 478 (kg/h)
Lượng dung dịch muối NaCl 8% cần dùng: 1147,2/8 = 143,4(kg/h)
Nhiệt độ ban đầu của dung dịch muối : 30°C
Nhiệt độ của quá trình rửa là: 90°C
Nhiệt dung riêng của dung dịch muối NaCl 8% : 3725 (J/kg.°C)
- Nhiệt lượng cần cung cấp :
- Lượng hơi cần cung cấp: H4 = 18,2 kg/h
Năng lượng tiêu tốn cho quá trình tẩy màu
Dầu thô cần tẩy màu 3800,9/8 = 475,2(kg/h)
Nhiệt độ ban đầu của dầu: 90°C
Nhiệt độ của quá trình tẩy màu là 105°C
- Nhiệt lượng cần cung cấp :
- Lượng hơi cần cung cấp: H5 = 8,5(kg/h)
Năng lượng tiêu tốn cho quá trình khử mùi:
Lượng hơi cần dùng cho khử mùi là 5 – 15% so với lượng dầu, chọn 10% so với dầu
Lượng nhiệt cần cung cấp cho quá trình khử mùi :
Nhiệt lượng cần cung cấp để gia nhiệt dầu từ 100 – 220°C
Lượng hơi cần cung cấp: H6 = 0,4 (kg/h)
Quá trình Nhiệt (kJ/h) Hơi nước bão hòa
CHỌN NỒI HƠI
- Áp suất vận hành: 0.4 kg/cm 2
- Nhập khẩu mới 100% từ Hàn Quốc
TÍNH ĐIỆN
Tên thiết bị Công suất
Số lượng Tổng công suất
Bơm tuần hoàn axit béo
Cánh khuấy thủy hóa,trung hòa, tẩy màu
Pdl = 1,05.Psản xuất (coi tổn thất 5%)
Với Psản xuất = 43,1 8 = 344,8 (kW/ngày)
Ptt = Kc * Pđặt , với Pđặt = Pdl
TÍNH ĐIỆN CHIẾU SÁNG
A Xác định kiểu đèn Điện chiếu sáng trong nhà máy thực phẩm dùng loại đèn có hiệu điện thế 220V Căn cứ vào điều kiện môi trường làm việc chọn bóng đèn chịu được bụi và ẩm cao Công suất cực đại 200 W
Các công trình cần lắp đặt hệ thống:
Dựa vào kích thước phân xưởng sản xuất và chiều cao bố trí chọn số bong đèn và lượng bóng
Trong đó: a- Chiều dài nhà b- Chiều rộng nhà
L- Khoảng cách giữa các đèn l- Khoảng cách từ tường đến đèn
Khoảng cách giữa các bóng đèn bố trí có lợi L = 3m , tỷ số l/h =2, l= 0.5.L = 1,5 m
- Tính số đèn theo chiều dài, a = 40m
+1 - Tính số đèn theo chiều rộng, b= 20m
+1 Số bóng đèn cần nắp là: n = n1.n2 7 (cái)
ĐIỆN NĂNG TIÊU THỤ HẰNG NĂM
Pdl : công suất động lực
T ; Thời gian hoạt động trong năm
- Tổng điện năng tiêu thụ hằng năm
Km = 1,03 hệ số thao tác trên hạ áp
A= (Acs + Adl)* Km = (48720 + 656.885,38) * 1,03 = 726.773,5(kW/năm)
TÍNH TIỀN ĐIỆN VÀ GIÁ THÀNH
- Giá điện cho các nghành sản xuất cấp từ 110Kw trở lên với giá thành là: 1,536 VND cho giờ bình thường.
- Giả sử nhà máy chỉ sản xuất vào khung giờ bình thường thì tiền điện của nhà máy phải chi trả cho một năm là: A.1,536 = 1.116.324,1 (VND)
- Tiền điện phải chi cho một ngày là: 3.721,083(vnđ)/ngày
- Giá đậu tương khô cho mỗi kg là khoảng 30.000 (VND).
+ Nếu ta sản xuất 500l dầu thô thì cần tiêu tốn 4 tấn đậu tương Giá thành sẽ rơi vào 120.000.000 (VND)
Sản xuất 3.600 lít dầu đậu tương mỗi ngày cần 28.800 kg đậu tương khô, tương đương với chi phí 864.000.000 VND Điều này dẫn đến tổng chi phí hàng năm cho đậu tương khô lên tới 259.200.000.000 VND.
- Giá thành phầm của 1 lít dầu đậu tương vào khoảng 270.000 (VNĐ)
- Giả sử nhà máy sản xuất cần 60 công nhân Lương trung bình của một công nhân vào khoảng 13.500.000(VNĐ)/tháng một ngày mất
- Phải chi trả tiền lương cho 60 công nhân trong 1 ngày là:
- Tổng tiền thu của 3 600 lít/ngày:
- Tổng tiền chi cho của nhà máy trong một ngày sản xuất là:
= tiền lương + tiền đậu + tiền điện + phụ phí
TỔNG LÃI THU ĐƯỢC CHO MỘT NGÀY SẢN XUẤT LÀ:
= TỔNG TIỀN THU – TỔNG TIỀN CHI
