Đồ an thiết kế phan xưởng sản xuất sữa bột năng suất 20 tan ngay
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (710.7 KB, 36 trang )
Thiết kếphân xitờng sản xuất sữa bột
Man
1. TỔNG QUAN
1.1 Giới thiệu về sản phẩm:
CBHD : Thầy Lê Văn Việt
Sữa là loại thực phẩm rất phổ biến trên thế giới. Sữa được tiêu thụ mạnh nhất ở các
nước Âu Mỹ. Sở dĩ sữa được ưa chuộng rộng rãi như vậy vì ngoài việc cung cấp năng
lượng cho con người, sữa còn cung cấp nhiều chất dinh dưỡng thiết yếu như nước,
đạm, đường, béo, vitamin, khoáng chất. Protein sữa là loại protein hoàn hảo nên có giá
trị dinh dưỡng cao.
Từ sữa tươi, bằng nhiều kỹ thuật chế biến như lên men, cô đặc, sấy, lạnh đông... ta
có thể sản xuất ra nhiều sản phẩm khác nhau: sữa chua, sữa đặc, sữa bột, kem, bơ,
phômai... Với giá trị dinh dưỡng cao, sự đa dạng chủng loại sản phẩm, sữa ngày càng
đóng vai trò thiết yếu trong cuộc sống. Ngành công nghiệp chế biến sữa ngày càng
phát triển mạnh.
Ngày nay, sữa bột đã trở thành một sản phẩm quen thuộc với người tiêu dùng.Trên
thị trường Việt Nam hiện nay có hai nhóm sản phẩm chính: sữa bột nguyên (whole
milk powder) và sữa bột gầy (skimmilk powder). Hàm lượng chất béo của chúng
tương ứng là 26 - 33% và 1%. Với độ ẩm 2,5 - 5%, thời gian bảo quản sữa bột nguyên
trung bình là 6 tháng, còn thời gian bảo quản sữa bột gầy có thể lến đến 3 năm. Đây là
một ưu điểm lớn của sữa bột so với sữa tươi. Ngoài ra, các nhà sản xuất tiết kiệm được
một phần lớn chi phí cho việc vận chuyển sữa bột do sản phẩm có khối lượng giảm đi
nhiều lần khi ta so sánh với nguyên liệu sữa tươi ban đầu.
Sữa bột không những được sử dụng tại gia đình để pha chế thức uống mà còn là
nguyên liệu quan trọng trong nhiều ngành công nghiệp khác như:
- Trong sản xuất sữa tái chế (recombined milk) và các sản phẩm chế biến từ sữa
như sữa lên men, sữa cô đặc, kem, một số sản phẩm dinh dưỡng cho trẻ em để
thay thế sữa mẹ.
- Trong công nghiệp sản xuất bánh nướng
- Trong công nghệ sản xuất kẹo chocolate...
Trên cơ sở đó, chúng tôi chọn thiết kế phân xưởng chế biến sữa bột với năng suất
1.2 Chọn địa điểm xây dựng phân xưởng
Phân xưởng được chọn xây dựng tại khu công nghiệp Long Thành, tình Đồng Nai. ơ
đây có trang trại nuôi bò sữa An Phước. Ngoài ra còn có các vùng nuôi bò sữa khác ở
Đồng Nai, Bình Dương và thành phô" Hồ Chí Minh.
-Vị trí: nằm trên quốc lộ 51, xã An Phước, huyện Long Thành, tình Đồng Nai
- Diện tích khu công nghiệp: 510 ha, trong đó:
+ Đất công nghiệp: 272,3 ha + Khu điều hành: 20,11 ha
+ Diện tích cây xanh và công viên: 13,5 ha
+ Dịch vụ công nghiệp (cấp nước, điện, xử lý nước thải): 94,7 ha
+ Đất giao thông: 79,93 ha
-
1
-
+ Đấtkếphân
cách ly đường
ha bột
Thiết
xitờngđiện:
sản 14,19
xuất sữa
-
Có điều kiện thuận lợi để xây dựng nhà máy sữa như:
• Gần vùng nguyên liệu
•
-
-
-
CBHD : Thầy Lê Văn Việt Man
Có vị trí thuận lợi:
+ Cách trung tâm thành phố Hồ Chí Minh 44km, khi đường cao tốc thành phô" Hồ
Chí Minh - Long Thành - Dầu Giây hoàn thành thì khoảng cách này chỉ còn 23km
+ Cách trung tâm thành phố Biên Hòa 20km + Cách cảng Gò
Dầu 23km + Cách cảng Sài Gòn 48km + Cách cảng Phú Mỹ
25km + Cách cảng Vũng Tàu 63km + Cách sân bay Tân Sơn
Nhất 32km + Cách sân bay Long Thành 1 lkm
Thổ nhưỡng:
+ Độ cao trung bình so với mặt biển: 28m + Cường độ chịu tải của đất: 1,5 - 2,5
kg/cm2
Khí hậu:
+ Nhiệt độ trung hình năm: 25 - 26°c + Độ ẩm trung hình năm: 78 - 84%
+ Lượng mưa trung bình năm: 1800 - 1900mm
Nguồn điện: lưới điện quốc gia từ nhà máy nhiệt điện Phú Mỹ, thuỷ điện Đa Mi - Hàm
Thuận và trạm biến áp Long Bình 220/110 kv đảm bảo cung cấp điện ổn định cho các nhà
máy trong khu công nghiệp Long Thành. Thông qua 2 trạm biến thế 63MVA, điện hạ thế
22kV được kéo đến tường rào từng nhà máy
Nguồn nước: lấy từ nhà máy nước Thiện Tân, năng suất 30000m3/ngày
- Xử lý nước thải: khu công nghiệp có nhà máy xử lý nước thải năng suất 12000 m3/ngày
Hệ thống đường ống thu gom nước thải được thiết kế riêng rẽ với hệ thông thoát nước mưa và
được kéo đến sát tường rào các nhà máy, đảm bảo thu gom toàn bộ nước thải trong khu công
nghiệp để dẫn về nhà máy xử lý nước thải
- Đường giao thông nội khu: tói bêtông nhựa tải trọng H30, đường chính rộng 19m và 15m,
có vỉa hè rộng rãi cho người đi bộ, có đèn chiếu sáng, cây xanh, thảm cỏ
- Đường ống thoát nước mưa đường kính 800 - lOOOmm, xây dựng 2 bến trục đường giao
thông nội khu
- Phương tiện thông tin liên lạc: đáp ứng đầy đủ nhu cầu liên lạc trong nước và quốc tế: tổng
đài điện tử tự động, đường truyền internet tốc độ cao, các dịch vụ bưu điện khác
- Các dịch vụ hỗ trợ cho doanh nghiệp: tài chính, ngân hàng, thương mại; thủ tục hành chính
thuận tiện, nhanh chóng, dịch vụ “một cửa”
- Các tiện ích khác: xây dựng khu nhà ở cho 40000 công nhân, có chỗ ở cho chuyên gia, có
chợ, siêu thị, công viên cây xanh, công viên nước
- Lực lượng lao động: dồi dào
2. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ
Sơ đồ khái quát quy trình công nghệ sản xuất sữa bột nguyên cream.
Thiết kếphân xitờng sản xuất sữa bột
Man
CBHD : Thầy Lê Văn Việt
Cô đặc
Đồng hóa
Sấy
-
3
-
Thiết kếphân xitờng sản xuất sữa bột
Man
CBHD : Thầy Lê Văn Việt
2.1 Chuẩn hóa:
Quá trình tiêu chuẩn hoá là một quá trình chuẩn bị nhằm
mục đích điều chỉnh hàm lượng chất khô đồng thời ổn định thành
phần chất béo có trong sữa ban đầu theo yêu cầu.
Quá trình tiêu chuẩn hoá không có biến đổi nào quan
trọng, chủ yếu là các biến đổi về vật lý như độ nhớt thay đổi, tỉ
trọng...
2.2 Thanh trùng:
Thanh trùng nhằm mục đích tiêu diệt hoặc ức chế đến
mức tối đa hoạt động của hệ vi sinh vật thông thường, hệ vi sinh
vật gây bệnh có trong sữa bằng cách sử dụng hợp lý nhiệt với
điều kiện chỉ tác động ít nhất đến cấu trúc vật lý của sữa, đến sự
cân bằng hóa học cũng như thành phần các enzym và vitamin
trong sữa. Thanh trùng ở giai đoạn này còn nhằm mục đích chuẩn
bị cho quá trình cô đặc sau đó nhờ quá trình bốc hơi nước được
bắt đầu nhanh hơn.
Một SỐ’ biến đổi của sữa trong quá trình:
Biến đổi vật lý: chất béo trong sữa sẽ chảy lỏng hoàn
toàn làm thay đổi thể tích và độ nhớt của sữa, nhiệt độ sữa tăng
lên.
Biến đổi hóa học: xảy ra các phản ứng hóa học không
có lợi: phản ứng phân hủy các acid amin, phản ứng tạo màu
không có lợi cho sản phẩm(phản ứng Maillard).
Biến đổi hóa lý và hóa sinh: một số protein hòa tan bị
biến tính và hình thành các hợp chất phức tạp với casein. Nhiệt
độ cao sẽ làm vô hoạt các Enzym trong sữa.
Biến đổi sinh học: phá hủy được các cấu trúc của các vi
khuẩn gây bệnh, làm cho sữa sau thanh trùng đáp ứng các tiêu
chuẩn cho phép về vi sinh.
2.3 Cô đặc:
Cô đặc là quá trình nâng cao nồng độ chất khô hoà tan
trong dung dịch bằng phương pháp bay hơi nước để tách một
phần dung môi ở dạng hơi . Cô đặc là một quá trình hoá lý .
Cô đặc sữa tươi là giai đoạn chuẩn bị cho quá trình sấy
tiếp theo nhằm mục đích giảm chi phí năng lượng vì sữa tươi có
hàm lượng chất khô 10 - 15% nhưng sau quá trình cô đặc hàm
lượng chất khô đạt được 40 - 50% . Đồng thời nó làm giảm độ
hoạt động của nước và hạn chế quá trình biến đổi các chất trong
-
4
-
Thiết kếphân xitờng sản xuất sữa bột
Man
CBHD : Thầy Lê Văn Việt
sữa tạo điều kiện duy tà được chất lượng của sản phẩm trong một
thời gian cũng như tăng độ bền vi sinh.
Các biến đểi của nguyên liệu trong quá trình cô đặc :
Trong quá trình cô đặc, những tính chất cơ bản của nguyên
liệu sẽ không ngừng biến đổi:
a) Sự biến đổi về tính chất vật lý và hóa lý :
-
5
-
Thiết kếphân xitờng sản xuất sữa bột
CBHD : Thầy Lê Văn Việt Man
Khi nồng độ chất tan tăng dần, tính chất của dung dịch thay đổi tuỳ thuộc vào
thời gian cô đặc như tăng độ nhớt, tăng khôi lượng riêng và tăng nhiệt độ sôi của dung
dịch đồng thời giảm nhiệt dung của nguyên liệu. Ngoài ra còn có thể xảy ra quá trình
keo tụ protein làm thay đổi sâu sắc về cấu trúc của sữa hoặc phá hủy đường lactoza tạo
ra một số sản phẩm làm sẫm màu sữa.
b) Sự biến đổi về hoá học :
Khi cô đặc ở nhiệt độ cao , các vitamin có thể bị phân huỷ hoặc xảy ra các phản
ứng Melanoidin làm biến đổi màu sắc của sản phẩm
c) Sự biến đổi về sinh học :
Quá trình cô đặc làm giảm lượng nước trong nguyên liệu nên có thể hạn chế khả
năng hoạt động của vi sinh vật hoặc tiêu diệt cả vi sinh vật nếu cô đặc ở nhiệt độ cao .
2.4 Đồng hóa:
Mục đích của quá trình đồng hóa là phân tán các hạt béo trong sữa để tạo nên
một hỗn hợp đồng nhất.
Do hàm lượng chất béo trong sữa sau quá tình cô đặc khá cao, nên ta thực hiện
quá trình đồng hóa để làm giảm kích thước hạt béo và phân bô" đều chúng trong sữa.
Sử dụng thiết bị đồng hóa hai cấp.
2.5 Sấy:
Sấy là quá trình nhằm làm mất nước của sữa. Độ ẩm yêu cầu của sữa bột sau khi
sấy là 2.5 - 5%. Trong điều kiện độ ẩm này thì không thể có sự phát triển của các loài
vi sinh vật. Do đó, trong công nghệ sản xuất sữa bột, sấy vừa đóng vai trò chế biến vừa
đóng vai trò bảo quản.
Những biến đổi có thể xảy ra trong quá trình sấy:
Ngoài việc làm giảm khối lượng và thể tích của sữa trong quá tình sấy còn
có thể xảy ra các biến đổi khác :
+ Sữa bị tổn thất các chất dinh dưỡng và các cấu tử hương
+ Ớ nhiệt độ cao có thể xảy ra phản ứng caramel hóa đường lactose, phản ứng
Maillard ... tạo mùi và màu bất lợi cho sản phẩm.
2.6 Rây: sữa bột sau khi sấy sẽ được đưa vào thiết bị rây để xử lý trước khi
bao gói.
2.7 Bao gói:
Sữa bột sau rây sẽ được thiết bị đóng gói.Ta sử dụng bao bì kim loại để đựng sản
phẩm. Yêu cầu chung về bao bì là phải hạn chế được sự tiếp xúc với ánh sáng, không
khí và độ ẩm từ môi trường xung quanh đến sữa bột.
3. Cân bằng vật chất
3.1 Chọn thành phần nguyên liệu và sản phẩm
3.1.1
Chọn thành phần nguyên liệu:
Thiết kếphân xitờng sản xuất sữa bột
CBHD : Thầy Lê Văn Việt Man
A. Sữa tươi:
-
Hàm lượng chất khô
TS = 11,5%.
- Hàm lượng chất béoF = 3,5%.
B. Muối kali polyphosphate
- Độ ẩm W = 3%
- Tỷ lệ sử dụng 0,1% khối lượng sữa bột thành phẩm
C. Lecithine
- Độ ẩm w = 3%
- Tỷ lệ sử dụng 0,1% khối lượng sữa bột thành phẩm
3.1.2
Chọn thành phần sản phẩm:
Sữa bột nguyên cream
- Hàm lượng chất khôTS = 96%
(độ ẩm w = 4%).
- Hàm lượng chất béoF = 30%.
3.2 Ước lượng tổn thất qua từng công đoạn (tính theo % khối lượng)
-
Tổn thất trong quá trình ly tâm:
fit =0,1%.
-
Tổn thất trên đường Ống từ thiết bị tâm đến thiết bị trộn: fit-tr =
0,04%.
- Tổn thất trong quá trình trộn: ftr=
0,15%.
- Tổn thất trên đường ống từ thiết bị trộn đến thiết bị thanh trùng: ftr-tt =
0,04%.
- Tổn thất trong quá trình thanh trùng:
ftt = 0,l%.
- Tổn thất trong đường ống từ thiết bị thanh trùng đến thiết bị cô đặc:
ftt.cđ = 0,05%.
- Tổn thất trong quá trình cô đặc:
fcđ = 0,l%.
- Tổn thất trên đường ống từ thiết bị cô đặc đến thiết bị đồng hóa:
fcđ-đh = 0,05%.
- Tổn thất trong quá trình đồng hóa:
fđh = 0,05%.
- Tổn thất từ thiết bị đồng hóa đến thiết bị sấy phun:
fđh.s = 0,04%.
Thiết kếphân xitờng sản xuất sữa bột
CBHD : Thầy Lê Văn Việt Man
-
Tổn thất trong quá trình sấy phun:
fs = 4%.
- Tổn thất trong quá trình rây:
fr = 0,5%.
- Tổn thất trong đường Ống từ thiết bị rây đến thiết bị đóng gói: fr-đg =
0,04%.
-
Tổn thất trong quá trình đóng gói: fđg = 0,04%.
3.3Tính cân bằng vật chất:
Tính cân bằng vật chất cho lOOOkg sữa thành phẩm Gtp =
lOOOkg
Lượng chất khô Gk = 1000 X 96% =960(kg)
Lượng chất khô trong sữa trước khi đóng gói:
Gi2=
= ——— = 960,384 (kg)
l-fdg 1-0,04%
Lượng chất khô trong sữa sau khi rây:
Gn =
= 960,384 = 960,768 (kg)
l-fr_dg 1-0,04%
Lượng chất khô trong sữa sau khi sấy:
Gn 960,786
Gio — _WỊ L _
=
l-fr 1-0,5%
=
596 k
Lượng chất khô trong sữa trước khi sấy:
G9 = -^5- = 965,596 = 1005,829 (kg) l-fs 1-4%
Lượng chất khô trong sữa sau khi đồng hóa:
Gg = —= 1005,829 = 1006,232 (kg) l-í^ 1-0,04%
Lượng chất khô trong sữa trước khi đồng hóa:
G7 =
1-4
=
1006,232
1-0,05%
= 1006,735 (kg)
Lượng chất khô trong sữa sau khi cô đặc:
Thiết kếphân xitờng sản xuất sữa bột
CBHD : Thầy Lê Văn Việt Man
G6 = Gl = 1006,735 = 1007,238 (kg)
1-C-dh 1-0,05%
Lượng chất khô trong sữa trước khi cô đặc:
G5 =
= 1Q07j238 = 1008,247 (kg)
l-fcd 1-0,1%
Lượng chất khô trong sữa sau khi thanh trùng:
G4= —^ = 1008,247 =1008,751(kg) l-ftt.cd 1-0,05%
Lượng chất khô trong sữa trước khi thanh trùng:
G3 = -Q- = 1008,751 = 1009,76 (kg) l-ftt 1-0,1%
Lượng chất khô trong sữa sau khi trộn:
G2= _gs_= 1009,76 =101Q165 (k ) l-fM 1-0,04%
Lượng chất khô trong sữa trước khi trộn:
Gi = -^-= 1010’165 =1011,683 (kg) l-ftt 1-0,15%
Trong đó, lượng chất béo M = 1011,683 X 30% = 303,5 (kg)
Muối phosphate m = 1011,683 X 0,1% = 1,011 (kg)
Lượng chất khô trong sữa nguyên liệu là
Go= ^-----------------=----------1011,683----------=1013,1 (kg)
(l-flt_J(l-flt) (1 - 0,04%)(1 - 0,1 %)
Lượng sữa nguyên liệu cần dùng là:
11,5%
- 8809,573 (kg)
Lượng chất béo dư là:
Mbéodư
= (8809,573(1 - 0,1%)(1 - 0,04%) X 3,5%) - 303,5 = 4,4035(kg)
Lượng cream dưlà(cream chứa 40% béo).
Mcreamdư = 4,4035:40% = ll(kg)
Lượng nguyên liệu vào phối trộn:
Thiết kếphân xitờng sản xuất sữa bột
Man
CBHD : Thầy Lê Văn Việt
8809,573(1 - 0,1%)(1 - 0,04%) - 11 + 1,011 = 8787,254(kg)
Lượng bán thành phẩm vào thiết bị thanh trùng:
8787,254(1 - 0,04%)(1 - 0,15%) = 8770,56(kg)
Lượng bán thành phẩm vào thiết bị cô đặc:
8770,556(1 - 0,1%)(1 - 0,05%) = 8757,41(kg)
Hàm lương chất khô trước khi cô đăc: 1008’ 247 ^QQ(^ -115%
8757,41
Hàm lượng chất khô sau khi cô đặc : 50%
Lượng bán thành phẩm sau cô đặc :
G6: 50% =1007,238 : 50% = 2014,476(kg)
Lượng bán thành phẩm vào đồng hóa :
2014,476(1 - 0,05%) = 2013,468(kg)
Lượng bán thành phẩm vào sấy 2013,468(1 - 0,05%)(1 - 0,04%) =
2011,657(kg)
Lượng nước cần bốc hơi trong quá trình sấy 2011,657 - 1005,829 = 1005,828(kg)
Bảng 3.1: Tổng lượng nguyên liệu tiêu hao cho 1 ngày
Sữa tươi
176191,5kg
Kali phosphate
20,22kg
Lecithine
20,22kg
Bảng 3.2: Khối lượng nguyên liệu và bán thành phẩm đi vào các thiết bị ___trong quy
Sữasữa
bột
________________trình sản xuất
bộtnguyên
nguyênkem
kem.__________________
Thiết bị
Lượng
nguyên
liệu, bán thành phẩm
20000kg
Kg
lit
Gia nhiệt
176191,5
171059
Li tâm
176190
171058
Phôi trộn
175745
170626
Thanh trùng
175411
170302
Cô đặc
175148
170046
Bồn trung gian
40289,5
33574,5
Đồng hóa
40269
33557,5
Sấy
10
40233
-
-
( Coi khôi lượng riêng của sữa sau cô đặc là 1,2 kg/L; khối lượng riêng của
Thiết kếphân xitờng sản xuất sữa bột
Man
CBHD : Thầy Lê Văn Việt
sữa trước cô đặc là 1,03 kg/L)
4. Tính chọn thiết bị
Lịch làm việc của phân xưởng:
-Năng suất 20000kg/ngày, mỗi ngày sản xuất 2 ca, mỗi ca 4 mẻ, mỗi mẻ 2500kg
-Mỗi tháng làm việc trung bình 25 ngày
-Mỗi năm làm việc trung bình 300 ngày
4.1 Thiết bị gia nhiệt:
Thể tích sữa cần gia nhiệt là: 171059 : 8 = 21382,75 (1)
Tổng thời gian bơm sữa qua thiết bị gia nhiệt là 30 phút
=> Năng suất thiết bị gia nhiệt = 21375
_ 42764 75 (1/h)
- Chọn thiết bị truyền nhiệt bản mỏng Tetra Plex CIO của TetraPak
- Các thông số kỹ thuật:
+ Năng suất tối đa: 650001/h + Vật liệu chế tạo: thép không
rỉ AISI316
-
11
-
Thiết kếphân xitờng sản xuất sữa bột
Man
CBHD : Thầy Lê Văn Việt
+ Kích thước thiết bị: dài 1500mm, rộng 830mm, cao 2160mm + Đường kính
ống: 76mm
+ Kích thước tấm truyền nhiệt: dài 1500mm, rộng 500mm + Bề mặt truyền
nhiệt mỗi tấm: 0,62 m2 + Bề dày mỗi tấm: 0,5 - 0,7 mm + Công suất bơm: 2
kw
4.2 Thiết bị chuẩn hóa:
Tổng thời gian chuẩn hóa là 30 phút
=>Năng suất thiết bị chuẩn hóa là
*60 = 42764, 5 (1/h)
8*30
- Chọn thiết bị Tetra Atfast Plus của TetraPak
- Các thông sô" kỹ thuật:
+ Năng suất :5000 - 750001/h
+ Kích thước thiết bị: dài 1425mm, rộng lOOOmm, cao 2600mm + Công
suất:0,5 kw + Khối lượng thiết bị 200 kg + Khối lượng có bao bì vận chuyển:
430 kg + Thể tích : 3,3 m3
4.3 Thiết bị phối trộn:
Thời gian trộn 1 mẻ là 30 phút.
=>Năng suất trộn là :
ȋQ = 42656,5 (1/h)
8*30
Chọn thiết bị phối trộn là bồn hình tiu đứng có cánh khuấy. Bồn trộn thể tích 1000 1
(thể tích làm việc là 600 - 800 1) vận hành ở chế độ chân không để tránh tạo bọt, hấp
thụ khí vào sữa.
4.4 Thiết bị thanh trùng:
Thể tích sữa cần thanh trùng là: 170302 : 8 = 21287,75 (1)
Thời gian bơm sữa qua thiết bị thanh trùng là 30 phút
=> Năng suất thiết bị gia nhiệt = 21287,75 »ãQ _ 42575 5 (1/h)
s
Chọn thiết bị thanh trùng Tetra Therm Lacta 10 của TetraPak
Các thông sô" kỹ thuật:
+ Năng suất thiết bị: 5000 - 45000 1/h
+ Nhiệt độ gia nhiệt sơ bộ:70°c
+ Lượng hơi nước cần dùng (3 bar): 110 kg/h
+ Công suất điện: 25 kw
+ Điện áp: 380 hoặc 400 VAC, tần số 50 Hz
+ Các đường ống dẫn sữa được làm bằng thép không rỉ AISI316
-
4.5 Thiết bị cô đặc:
-
-
-
12
-
Thiết kếphân xitờng sản xuất sữa bột
Man
CBHD : Thầy Lê Văn Việt
90
- -Đặt hàng thiết bị cô đặc Flash Cooler của APV
Các thông sô" :
+ Năng suất thiết bị: 150001/h + Nồng độ sữa
vào tháp cô đặc: 11,5%
+ Nồng độ sữa rời tháp cô đặc: 50%
-
4.6 Thiết bị đồng hóa:
- Thời gian đồng hóa là 30 phút
=>Năng suất đồng hóa là
8389,375
(1/h)
6
6
8*30
Đối với sản xuất sữa bột, chọn áp lực đồng hoá cấp 1 là 200 bar, cấp 2 là
50bar
- Chọn thiết bị đồng hoá Tetra Alex 25 của TetraPak vận hành ở áp lực 200 bar với năng
suất tôi đa10000 1/h
- Các thông sô" kỹ thuật:
+ Công suất động cơ N = năng suất*áp lực đồng hoá/30600 =
10000 200 _ gg gg kw ( theo công thức của TetraPak)
- 30600
+ Nước làm mát (áp lực 3 bar, nhiệt độ 250IC): 585 1/h + Lượng hơi nước
tiệt trùng thiết bị (áp lực 3 bar): 25 kg/h + Kích thước thiết bị : dài 2240mm, rộng
1400mm, cao 1080mm + Kích thước không gian đặt thiết bị: dài 3900mm, rộng 3000mm,
cao 1500mm
- Thông số khi vận chuyển thiết bị:
+ Khối lượng thiết bị 1695 kg, khối lượng động cơ 2285 kg + Khối
lượng bao bì vận chuyển: 500kg + Thể tích : 9,2 m3
4.7 Thiết bị sấy phun:
-
Thời gian sấy phun là 1,5h
=>Năng suất sấy phun là: ^233 _ 26822 (kg/h)
1,5
Đặt hàng thiết bị sấy phun FILTERMAT.
Thông sô":
+ĐỘ ẩm nguyên liệu vào 50%
+ĐỘ ẩm thành phẩm 4%
+Năng suất: 30000 kg/h
4.8 Bổn trung gian
-
Chọn bồn chứa Tetra Alsaíe sv của TetraPak
Các thông sô" kỹ thuật:
-
13
-
Thiết kếphân xitờng sản xuất sữa bột
Man
CBHD : Thầy Lê Văn Việt
+ Dung tích bồn: 7000 lit
+ Lượng hơi nước 125°c (2,7 bar) để tiệt trùng bồn trong 30 phút: 200
kg + Lượng nước làm nguội bồn sau tiệt trùng qua lớp vỏ áo: 2000 lit + Vật liệu
chế tạo: thép không rỉ AISI316 + Kích thước thiết bị: chiều cao 5000mm, đường
kính 2200mm
4.9 Bồn chứa sữa tươi
-
Lượng sữa tươi cần dùng trong một ngày: 176191,5 kg (171059,71 lit)
Thời gian bảo quản sữa tươi tối đa là 1 ngày
Chọn 3 bồn chứa, thể tích mỗi bồn 60000 lit.
+ Kích thước mỗi bồn: đường kính 3020mm, cao 6300mm.
+ Mỗi bồn có motor khuấy, công suất 7,5 kw + Bồn làm bằng thép
không rỉ
+CÓ lớp vỏ áo cho nước lạnh để giữ nhiệt độ sữa tươi khi bảo quản 4 -
5°c
4.10
-
Chọn thời gian rây là 30 phút
Năng suất thiết bị rây = 2500 / 0,5 = 5000 kg/h
Đặt hàng thiết bị rây với năng suất 6000 kg/h
4.11
-
Thiết bị rây:
Thiết bị đóng hộp
Khối lượng mỗi mẻ sản xuất là 2500 kg Chọn thời gian rót mỗi mẻ là lh
=> Năng suất thiết bị rót = 2500 / 1 =2500 kg/h
Chọn loại bao bì cho sữa bột nguyên kem là lon thép tráng thiếc, lượng sữa
bột trong mỗi lon là 400g.
=> Năng suất thiết bị rót = 2500 / 0,4 = 6250 lon/h =105 lon/phút
Đặt hàng thiết bị rót với năng suất 120 lon/phút
4.12
-
Thiết bị CIP
Chọn thiết bị Tetra Alcip 100 của TetraPak
Thông sô" kỹ thuật:
+ Bơm trung tâm: năng suất 45000 1/h, công suất 1 lkw, điện áp 400V
+ Bơm định lượng: công suất 0,55 kW; điện áp 400V + Tủ điều khiển: 0,5
kW; điện áp 220V + Lượng nước tiêu thụ (3 bar): 450001/h + Lượng hơi tiêu
thụ (3 bar): tối đa 1550 kg/h
- Kích thước thiết bị: dài 2m, rộng 4m, cao 3m 5
Tính năng lượng:
- 5.1 Tính hơi và chọn nồi hơi:
5.1.1
Gia nhiệt trước khỉ vào thiết bị li tâm:
-
Khối lượng sữa tươi cần đun nóng trong 1 ngày: mi = 176191,5kg
-
14
-
Thiết kếphân xitờng sản xuất sữa bột
Man
-
Nhiệt dung riêng của sữa tươi: Ci = 3,95 kJ/kgK
Nhiệt độ ban đầu của sữa tươi: tu = 4°c
Nhiệt độ sau khi gia nhiệt: ti2 = 60°c
Nhiệt lượng cần cung cấp: Qi = Iĩii.ci.(ti2 - tu) = 38.973.559,8 kJ/ ngày
Lượng hơi 3 bar cần cung cấp: ỈỈ! = 1,05 . Qi / (0,9r!) = 21237,34 kg/ ngày
Trong đó:
1,05: tổn thất nhiệt ra môi trường ngoài 5%
0,9: lượng hơi ngưng 90%
ri = 2141 kJ/kg: ẩn nhiệt hoá hơi của nước ở áp suất 3 bar
5.1.2
-
-
Cô đặc:
Khối lượng sữa cần cô đặc trong 1 ngày: m3 = 175148 kg
Nhiệt dung riêng của sữa: c2 = 3,95kJ/kgK
Nhiệt lượng cần cung cấp: Q3 = m3.c3(70 - 60) = 6.918.346 kJ/ ngày
Lượng hơi 3 bar cần cung cấp: H2 = 1,05 . Q3 / (0,9r3) =3769,92 kg/ ngày
- Trong đó:
- 1,05: tổn thất nhiệt ra môi trường ngoài 5%
- 0,9: lượng hơi ngưag 90%
- r3 = 2141 kJ/kg: ẩn nhiệt hoá hơi của nước ở áp suất 3 bar
5.1.4
-
Thanh trùng:
Khối lượng sữa cần thanh trùng trong 1 ngày: m2 = 175411 kg
Nhiệt dung riêng của sữa : c2 = 3,95kJ/kgK
- Sau khi trao đổi nhiệt với sữa đã thanh trùng, sữa được nâng nhiệt độ lên
khoảng: t2i = 80°c
Nhiệt độ thanh trùng sữa : t22 = 90°c
Nhiệt lượng cần cung cấp: Q2 = m2.C2.(t22 - Í2i) = 6.928.734,5 kJ/ ngày
Lượng hơi 3 bar cần cung cấp: H2 = 1,05 . Q2 / (0,9r2) =3775,58 kg/ ngày
Trong đó:
1,05: tổn thất nhiệt ra môi trường ngoài 5%
0,9: lượng hơi ngưng 90%
r2 = 2141 kJ/kg: ẩn nhiệt hoá hơi của nước ở áp suất 3 bar
5.1.3
-
CBHD : Thầy Lê Văn Việt
Tính nước và hơi cho CIP:
Lưu lượng cho 1 lần CIP là 7000 1/h hay 7000kg/h
Tráng rửa với nước ấm ở 50°c trong 3 phút
- + Lượng nước: Ni = 7000. 3 / 60 = 350 kg
Trong đó:
- c = 4,18 kJ/kgK: nhiệt dung riêng của nước
-
15
-
Thiết kếphân xitờng sản xuất sữa bột
Man
bar: Hi =
-
-
-
ti = 30°C: nhiệt độ nước lạnh
t2 = 50°c : nhiệt độ nước sau khi gia nhiệt
r = 2141 kJ/kg : ẩn nhiệt ngưng tụ của hơi nước 3 bar
0,9 : lượng hơi ngưng tụ 90%
350*418*f50-30ì
^ Lượng hới 3
}
’ 1
= 15,185 kg
- + Lượng NaOH: Gk = 1% . 1166,67 = 11,667 kg
Tráng rửa với nước ấm ở 50°c trong 3 phút:
- + Lượng nước: N3 = 7000 . 3 / 60 = 350 kg
- T w _ 350*4,18*(50-30) _ 1C loc1
---------------------------------+ Lương hơi: H3 = —— = 15,185 kg
Làm nguội với nước ở 30°c trong 10 phút:
- + Lượng nước: N5 = 7000 . 10 / 60 = 1166,67 kg Tổng
lượng tiêu hao:
- + Nước : N = Ni + N2 + N3 + N4 + N5 = 3616,67 kg + Hơi: H
= Hi + H2 + H3 + H4 = 226,512 kg + NaOH: Gk= 11,667 kg =>Tổng
lượng tiêu hao trong 1 ngày:
- + Nước : NciP = 60*3616,67 = 217000 kg + Hơi:
HCIP = 60*226,512 = 13590,72 kg
5.1.5
-
-
CBHD : Thầy Lê Văn Việt
Chọn nồỉ hơi
Tổng lượng hơi sử dụng trong nhà máy trong 1 ngày:
H = ¿1 + H2 + H3 + HCIp = 42.373,56 kg/ ngày
Lượng hơi sử dụng trung hình trong 1 giờ: Htb = H / 24 = 1765,565 kg/h
Chọn nồi hơi SB-2000 của SAZ Boiler.
- + Năng suất bốc hơi: 2000 kg/h + Ấp suất hơi
tối đa: 15 at + Tiêu hao dầu FO: 96 kg/h (105 1/h)
- + Công suất: 30 kw
- + Kích thước: dài 2700mm, rộng 1500mm, cao 2300mm + Khối
lượng: 2000kg
5.2Tính lạnh và chọn máy nén lạnh:
-
Làm lạnh sữa tươi nguyên liệu
Khối lượng sữa tươi cần dùng trong 1 ngày: mi = 176191,5kg
Nhiệt dung riêng của sữa tươi :ci = 3,95 kJ/kgK
Nhiệt độ sữa tươi lấy ra khỏi xe bồn: tu = 6°c
Nhiệt độ sữa tươi khi bảo quản lạnh : ti2 = 4°c
Nhiệt lượng làm lạnh sữa tươi nguyên liệu:
-
16
-
Thiết kếphân xitờng sản xuất sữa bột
Man
-
-
-
CBHD : Thầy Lê Văn Việt
Qi = mi.Ci.(tn- ti2) = 1.391.912 kJ
Nhiệt lượng giữ lạnh cho sữa tươi khi bảo quản trong bồn: Q’ 1
Chọn Q’i = 10%Qi = 139.191 kJ
Nhiệt lượng cần làm lạnh:
Q = 1,05. (Qi + Qi’) = 1.531.103 kJ/ngày
- Trong đó: xem tổn thất lạnh trên đường ống là 5%
Tải lạnh trung bình: Qtb = Q / 24 =63.795,96 kJ/h
Chọn hệ sô" sử dụng đồng thời k = 1,5
Năng suất lạnh tôi thiểu của máy nén: OMNI = Qtb • k = 95.693,94 kJ/h
= 26,581 kw
- Chọn máy nén pitton 1 cấp nén N4WB của MYCOM (hãng Mayekawa Nhật) :
+ Năng suất lạnh: 26,581 kw + Công suất: 10 kw
5.3 Tính nước và chọn hệ thông cung cấp nước
- Nước trong nhà máy được cung cấp bởi khu công nghiệp. Hệ thống cấp nước
của khu công nghiệp lấy nước từ nhà máy nước Thiện Tân, năng suất 30000 m 3/ngày
đêm
5.3.1
Tính nước:
♦
Nước nồi hơi: Ni = 42,4 tấn = 42,4 m3/ngày
♦
Nước chạy CIP: N2 = 217 m3/ngày
♦
Nước vệ sinh nhà máy, nước sinh hoạt và các hoạt động khác:
♦
Chọn N3 = 20% (Ni + N2) = 51,88 m3/ngày
Tổng lượng nước cần dùng: N = Ni + N2 + N3 = 311,28 m3/ngày
5.3.2
-
Chọn bể nước
Chọn bể nước có kích thước: dài 20m, rộng lOm, cao 2m, thể tích tối đa 400m3
5.3.3
Chọn đài nước
- Đài nước được đặt trên cao để tạo áp lực nước trên đường ống.
- Chọn đài nước đủ dùng trong 2 giờ:
- Lượng nước dùng trong 2 giờ = 311,28/ 12 = 25,94 m3 Chọn đài nước có sức
chứa 30m3, đặt ở độ cao 20m.
- Kích thước: đường kính 3570mm, chiều cao 3000mm
-
17
-
Thiết kếphân xitờng sản xuất sữa bột
Man
CBHD : Thầy Lê Văn Việt
5.4 Tính điện
- Điện dùng trong nhà máy có 2 loại:
- Điện động lực: điện vận hành thiết bị
- Điện dân dụng: điện thắp sáng và sinh hoạt
- 5.4.1 Điện động lực:
Bảng 5.7: Công suất điện của các thiết bị chính trong nhà máy
Thiết bị
Công suất STT
SL
(kW)
-
-
1
-
Li tâm
-
2
3
4
5
-
-
Phối trộn
2
Thanh trùng
Đồng hóa
-
2
-
-
2
65,36
-
-
80
150
Bồn chứa sữa tươi
-
7,5
Đóng gói
-
20
Nồi hơi
-
30
Máy nén lạnh
-
10
CIP
Tổng cộng
-
29
-
-
-
12
-
-
-
Cô đặc
Sấy phun
-
11
54,35
-
-
-
-
1
1
-
10
-
0,5
-
-
9
-
54,35
-
1
2
-
8
-
-
-
7
-
-
0,5
Gia nhiệt trước li tâm
-
6
-
Tổng công suất
(kW)
-
1
-
1
1
-
1
-
65,36
-
80
150
-
37,5
-
1
-
20
-
1
-
30
-
-
10
-
-
29
480,71
1
1
-
-
-
Tổng công suất điện của các thiết bị chính: 480,71 kw
Công suất của hệ thống cấp nước, xử lý nước thải, hệ thống máy - thiết bị
lạnh... lấy bằng 10% tổng công suất thiết bị chính
=> Công suất điện động lực của nhà máy: Pđi = 1,1 . 480,71 = 528,781 kw
5.4.2
-
Điện dân dụng
Lấy bằng 10% điện động lực: Pdd = 0,1 . Pđi = 52,88 kw
5.4.3
Chọn máy biến áp
-
18
-
Thiết kếphân xitòng sản xuất sữa bột
CBHD : Thầy Lê Văn Việt Mẩn
- Công suất của máy biến áp: s = p/coscp =
(528,781+52,88)/0,95 = 612,27 kVA - Chọn máy biến áp TM - 750
của Nga + Công suất định mức: 750 kVA + Điện áp vào: 220 kv +
Điện áp ra: 400V hoặc 220V ó.Kết luận: ưu và nhược điểm của quy
trình
6.1 Ưu điểm:
- Công nghệ, thiết bị hiện đại nên chất lượng sản phẩm tốt, ổn định.
- Tổn thất nguyên liệu, dinh dưỡng thấp.
- Mức độ tự động hóa cao nên tiết kiệm được nhân công.
6.2 Nhược điểm:
- Giá thành thiết bị cao.
- Tốn nhiều năng lượng.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Phạm Văn Bôn, Quá trình thiết bị công nghệ hoá học, tập 5, NXB Đại học Quốc gia
TP. Hồ Chí Minh, 2002, 371 trang
2.
Nguyễn Thị Hiền, Vai trò của nước và hệ thống tẩy rửa khử trùng (CIP) trong nhà máy
thực phẩm, NXB Khoa học & Kỹ thuật, Hà Nội, 2003, 103 trang
3.
Trần Thanh Kỳ, Thiết kế lò hơi, NXB Trường Đại học Bách khoa TP. Hồ Chí Minh,
1990, 220 trang
4.
Lê Văn Việt Mần, Công nghệ sản xuất các sản phẩm từ sữa và thức uống, tập 1, NXB
Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh, 2004, 296 trang
5.
Lâm Xuân Thanh, Công nghệ chế biến sữa và các sản phẩm từ sữa, NXB Khoa học &
Kỹ thuật, Hà Nội, 2003, 196 ữang
6.
Lê Bạch Tuyết, Các quá trình cơ bản trong công nghệ thực phẩm, NXB Giáo dục, Hà
Nội, 1996, 360 trang
7.
Trần Xoa - Nguyễn Trọng Khuôn - Hồ Lệ Viên, sổ tay quá trình thiết bị công nghệ
hoá chất, tập 1, NXB Khoa học & Kỹ thuật, Hà Nội, 1992, 630 trang
8.
Một số Website:
www.agroviet.gov.vn
www.tetrapak.com
- www.niro.com www.apv.com
www.machineice.com www.dongnai.gov.vn
www.sonadezi-vn.com
-19
-
Thiết kếphân xitòng sản xuất sữa bột
-
CBHD : Thầy Lê Văn Việt Mẩn
PHỤ LỤC
-
Phụ lục 1: Lịch làm việc của các thiết bị trong ca 1
-
Bảngl.l: Lịch làm việc của thiết bị gia nhiệt
-
-
-
-
-
llh- 12h
-
-
-
7h - 7h30
-
-
-
9h - 9h30
-
-
9h30 10h30
llh30 - 12h
12h-
13h - 14h30
chuẩn hóa mẻ 1
-
-
-
Chạy CIP
chuẩn hóa mẻ 3
-
Chạy CIP
chuẩn hóa mẻ 2
-
13h
Chạy CIP
viêc của thiết bi
chuẩn
hóa
Thiết bị
gia nhiệt
-
7h30 - 8h30
Chạy CIP
Gia nhiệt mẻ 4
Bảngl.2:
Lịch
làm
Thời gian -
-
Chạy CIP
Gia nhiệt mẻ 3
-
12h30 13h30
Chạy CIP
Gia nhiệt mẻ 2
-
12h- 12h30
-
-
- 8h30
10h30- llh
-
Gia nhiệt mẻ 1
-
8h30 - 9h30
-
-20
-
7h-8h
8h
-
-
Thiết bị gia nhiệt
6h30 - 7h
-
-
Thời gian -
Chạy CIP
chuẩn hóa mẻ 4
Thiết kếphân xitờng sản xuất sữa bột
Man
CBHD : Thầy Lê Văn Việt
-
-
14h30 - 15h30
-
Bảngl.3: Lịch làm việc của thiết bị phối trộn
Thời gian Thiết bị gia nhiệt
-
Chạy CIP
7h30 - 8h
-
-
-
8h-9h
-
9h - 9h30
-
-
9h30 10h30
llh30 - 12h
-
12h-
-
-
13h
-
Chạy CIP
phôi trộn mẻ 3
-
13h - 13h30
Chạy CIP
phôi trộn mẻ 2
-
-
Chạy CIP
phối trộn mẻ 4
-
-
phối trộn mẻ 1
Chạy CIP
Bảngl.4: Lịch làm việc của thiết bị thanh trùng
Thời gian Thiết bị gia nhiệt
-
8h
- 8h30
-
8h30 - 9h30
-
9h30 - lOh
-
-
-
lOh- llh
-
-
12h30 13h30
13h30 - 14h
-
-
21
-
Chạy CIP
thanh trùng mẻ 4
-
-
Chạy CIP
thanh trùng mẻ 3
-
14h- 15h
Chạy CIP
thanh trùng mẻ 2
-
12h- 12h30
-
thanh trùng mẻ 1
Chạy CIP
Thiết kếphân xitờng sản xuất sữa bột
Man
CBHD : Thầy Lê Văn Việt
-
-
22
-
Thiết kếphân xitờng sản xuất sữa bột
Man
-
Bảng 1.5: Lịch làm việc của thiết bị cô đặc
Thời gian Thiết bị gia nhiệt
-
8h30 - lOh
-
Cô đặc mẻ 1
-
lOh - llh30
-
Cô đặc mẻ 2
-
llh30 12h30
12h30 - 14h
-
Cô đặc mẻ 3
-
14h- 15h30
-
Cô đặc mẻ 4
-
-
15h30 16h30
-
lOh- 10h30
-
-
-
10h30 llh30
llh30 - 12h
Chạy CIP
Chạy CIP
12h-
-
Đồng hóa mẻ 1
-
-
13h
-
14h30 15h30
15h30 - 16h
Chạy CIP
Đồng hóa mẻ 2
-
16h - 17h
Chạy CIP
Đồng hóa mẻ 2
-
14h - 14h30
-
-
-
Bảngl.6: Lịch làm việc của thiết bị đồng hóa
Thời gian Thiết bị gia nhiệt
-
-
CBHD : Thầy Lê Văn Việt
Chạy CIP
Đồng hóa mẻ 2
-
Chạy CIP
Bảngl. 7: Lịch làm việc của thiết bị sấy phun
Thời gian Thiết bị gia nhiệt
-
10h30 - 12h
-
-
-
23
-
Sấy phun mẻ 1
Thiết kếphân xitờng sản xuất sữa bột
Man
CBHD : Thầy Lê Văn Việt
-
12h- 13h30
13h30 14h30
- 14h30 - 16h
-
16h- 17h30
-
Sấy phun mẻ 2
-
Chạy CIP
-
Sấy phun mẻ 3
-
Sấy phun mẻ 4
17h30 Chạy CIP
18h30
Bảng 1.8: Lịch làm việc của thiết bị
rây
-
Thời gian -
-
12h- 12h30
-
Rây mẻ 1
12h30 13h30
13h30 - 14h
-
Chạy CIP
-
Rây mẻ 2
14h- 15h
-
Chạy CIP
16h - 16h30
-
Rây mẻ 3
16h30 17h30
17h30 - 18h
-
Chạy CIP
-
Rây mẻ 4
18h- 19h
-
Chạy CIP
-
Thiết bị gia nhiệt
Bảngl.9: Lịch làm việc của thiết bị
đóng gói
-
Thời gian -
-
12h30 13h30
14h- 15h
-
15h - 16h
-
-
16h30 17h30
18h- 19h
-
19h - 20h
-
-
-
24
-
Thiết bị gia nhiệt
-
Đóng gói mẻ 1
-
Đóng gói mẻ 2
-
Chạy CIP
-
Đóng gói mẻ 3
-
Đóng gói mẻ 4
-
Chạy CIP
Ca 2 bắt đầu từ 18h30, các thiết bị hoạt
động như chu kì như trên.
Thiết kếphân xưởng sản xuất sữa bột
-
2.1.
CBHD: nẩy Lê Vấn Việt Mần
Phụ lục 2 : Hình ảnh một số thiết bị máy móc chính
Thỉết bị truyền nhỉệt bản mỏng
-25-
