bài tập tự động hóa quá trình công nghệ ứng dụng của PLC Mitsubishi FX3G trong hệ thống sản xuất nước giải khát

Bài tập lớn Tự động hóa quá trình công nghệ

GVHD: Nguyễn Đức Quang

MỤC LỤC

Lời nói đầu .......................................................................................................................1
TỔNG QUAN VỀ SẢN XUẤT NƯỚC GIẢI KHÁT ..................................2
Phân loại ............................................................................................................... 2
Công nghệ sản xuất nước giải khát pha chế ......................................................... 3
a, Nước ....................................................................................................................3
b, Đường – chất tạo ngọt .........................................................................................4
c, Khí Co2 ................................................................................................................4
d, Chất tạo mùi (Hương liệu)...................................................................................6
e, Chất tạo màu ........................................................................................................6
f, Chất bảo quản .......................................................................................................7
Quy Trình Sản Xuất..................................................................................................... 8
Kiểm tra và xử lý nguyên liệu .............................................................................. 8
a, Xử lý nước ...........................................................................................................8
b, Nấu đường .........................................................................................................13
Chuẩn bị syrup .................................................................................................... 15
a, Làm lạnh nước đã xử lý .....................................................................................18
b, Lọc dịch đường ..................................................................................................18
c, Làm nguội dịch đường .......................................................................................19
d, Pha chế syrup .....................................................................................................20
e , Phối trộn hương liệu, màu, acid điều trị ...........................................................22
Bão hòa Co2 .............................................................................................................. 22
Chiết chai và hoàn thiện sản phẩm ..................................................................... 24
CÁC TÍNH NĂNG CỦA MITSUBISHI FX3G .........................................33
Giới thiệu ............................................................................................................ 33
Ưu điểm của hệ thống điều khiển sử dụng PLC................................................. 35

Phần mềm lập trình cho PLC Mitsubishi FX3G ................................................ 36
Đề tài: Nghiên cứu các tính năng và ứng dụng của PLC
Mitsubishi FX3G trong hệ thống sản xuất nước giải khát


Bài tập lớn Tự động hóa quá trình công nghệ

GVHD: Nguyễn Đức Quang

ỨNG DỤNG CỦA PLC MITSUBISHI FX3G TRONG SẢN XUẤT
NƯỚC GIẢI KHÁT ......................................................................................................38
TÍNH CHỌN THIẾT BỊ, THIẾT KẾ NGUYÊN LÝ, LẬP TRÌNH...........41
Chọn thiết bị ....................................................................................................... 41
Nguyên lý. .......................................................................................................... 47
Lập trình cho PLC. ............................................................................................ 50
MÔ PHỎNG HỆ THỐNG BẰNG MÁY TÍNH .........................................56
KẾT LUẬN ...................................................................................................................57
A, Kết quả nghiên cứu lí thuyết:................................................................................ 57
B, Kết quả thực nghiệm ............................................................................................. 57
C, Những vấn chúng em đề đã làm được .................................................................. 57
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 58

Đề tài: Nghiên cứu các tính năng và ứng dụng của PLC
Mitsubishi FX3G trong hệ thống sản xuất nước giải khát


Bài tập lớn Tự động hóa quá trình công nghệ

GVHD: Nguyễn Đức Quang

Lời nói đầu
Ngày nay, với sự phát triển nhanh chóng của khoa học kỹ thuật, công nghệ thông tin
và các chương trình ứng dụng; đã giúp ngành tự động hóa góp phần không nhỏ trong
quá trình phát triển chung của đất nước.
Tự động hóa đang trở thành một ngành khoa học đa nhiệm vụ. Tự động hóa đã đáp ứng
được những đòi hỏi không ngừng của các ngành, lĩnh vực khác nhau cho đến nhu cầu
thiết yếu của con người trong cuộc sống hàng ngày. Một trong những sản phẩm tiên tiến
của nó là PLC. Ứng dụng rất quan trọng của ngành công nghệ tự động hóa là việc điều
khiển, giá sát các hệ thống với những thiết bị điều khiển từ xa rất tinh vi và đạt được
năng suất, kinh tế thật cao
Dùng máy tính để hiển thị trạng thái làm việc đươc sử dụng rộng rãi. Trong lĩnh vực
tự động hóa trong công nghiệp, PLC FX3G là một trong những phần mềm chuyên
dùng của hãng Mitsubishi để quản lý, thu thập dữ liệu và điều khiển quá trình công
nghiệp.
Bài tâ ̣p lớn môn tự động hóa quá trình công nghệ là một bài tập vô cùng quan trọng
trong hành trang của mỗi sinh viên. Để hoàn thành được bài đồ án môn này cho phép
nhóm chúng em xin được bày tỏ lòng biết ơn đến các thầy cô giáo trong Khoa ĐiệnTrường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội đã truyền thụ những kiến thức vô cùng quý báu
và bổ ích trong thời gian đã qua.
Nhóm sinh viên thực hiện đề tài” Sử dụng phần mềm Works2 để điều khiển hệ
thống sản xuất nước giải khát” của chúng em cũng xin được bày tỏ lòng biết ơn chân
thành tới thầy: Nguyễn Đức Quang- Khoa Điên- Trường Đại Học Công Nghiệp Hà
Nội. Thầy đã luôn tận tình giúp đỡ chỉ bảo, cung cấp tài liệu và tạo mọi điều kiện thuận
lợi cho nhóm trong suốt thời gian tìm hiểu, nghiên cứu và xây dựng đề tài.
Em xin chân thành cảm ơn !

Đề tài: Nghiên cứu các tính năng và ứng dụng của PLC
Mitsubishi FX3G trong hệ thống sản xuất nước giải khát
Page

1|

Bài tập lớn Tự động hóa quá trình công nghệ

GVHD: Nguyễn Đức Quang

TỔNG QUAN VỀ SẢN XUẤT NƯỚC GIẢI KHÁT
Phân loại
❖ Nước chứa khí cacbonic
❖ Nước giải khát pha chế
❖ Nước giải khát lên men
❖ Nước giải khát chữa bệnh
❖ Các dạng nước quả: nước quả cô đặc, nước quả ngâm đường,
nước quả ngâm cồn

Đề tài: Nghiên cứu các tính năng và ứng dụng PLC Mitsubishi
FX3G trong hệ thống sản xuất nước giải khát

2


Bài tập lớn Tự động hóa quá trình công nghệ

GVHD: Nguyễn Đức Quang

Công nghệ sản xuất nước giải khát pha chế
Nguyên liệu sản xuất nước giải khát
•

Nước.

•

Đường – chất tạo ngọt

•

Khí co2.

•

Acid thực phẩm – chất tạo chua

•

Chất tạo màu.

•

Chất tạo mùi.

•

Chất bảo quản

a, Nước
Nước cấp sử dụng phải đạt các tiêu chuẩn như:
- Chỉ tiêu cảm quan: nước trong suốt, không màu, không có mùi vị lạ
- Chỉ tiêu hóa lý:
•

Độ cứng: < 2 mg/l

•

Chất khô hòa tan < 850mg/l

•

Sắt, mangan, nhôm < 0.1mg/l

•

Clo: âm tính

- Chỉ tiêu vi sinh: tổng vi khuẩn hiếu khi < 75 CFU/ml
- Đánh giá mức độ nhiễm bẩn của nước: dựa trên hai khái niệm
- Chuẩn số E.coli: là thể tích nước ít nhất cho phép phát hiện một vi trùng đường
ruột .
Chỉ số coli: là số vi trùng đường ruột E.coli tối đa cho phép trong 1l nước. Hai chỉ số
này phụ thuộc vào quy định của từng nước, vì nó phụ thuộc vào trình độ kĩ thuật và
yêu cầu của đời sống xã hội.

Đề tài: Nghiên cứu các tính năng và ứng dụng PLC Mitsubishi
FX3G trong hệ thống sản xuất nước giải khát

3


Bài tập lớn Tự động hóa quá trình công nghệ

GVHD: Nguyễn Đức Quang

Đối với nước dùng pha chế nước giải khát yêu cầu tổng số VSV không quá 20 tế
bào/1ml và đảm bảo đạt tiêu chuẩn (TCVN 6096 : 2004)

b, Đường – chất tạo ngọt
− Sử dụng các lọai đường kết tinh chất lượng cao như RS, RE của các nhà máy
đường
− Saccharose rất dễ bị thủy phân. Khi bị thủy phân, làm tăng độ ngọt của siro,
hạn chế được sự tái kết tinh của Saccharose trong dịch siro và sản phẩm.
− Sự tạo thành caramen xảy ra qua 3 giai đoạn:
− Giai đoạn 1: ở nhiệt độ 1020ºC – 1500ºC saccharoza bị nóng chảy và bị mất
nước khoảng 10% tạo thành caramenlan.
− Giai đoạn 2: caramenlen tiếp tục bị mất nước tới 14% tạo thành caramenlen.
− Giai đoạn 3: caramenlen tiếp tục bị mất nước tới 25% tạo thành caramenlin,
không hòa tan hoàn toàn trong nước

c, Khí Co2
CO2 có thể thu nhận từ nhiều nguồn khác nhau :
− Từ khói lò đốt của các lò hơi hay lò nhiệt điện , lò nung vôi
− Từ các nguồn nước khoáng được bão hòa CO2 thiên nhiên
− Từ quá trình lên men dịch đường ở các nhà máy bia , rượu
Yêu cầu kĩ thuật:
Trước khi vào bồn chứa Na2CO3 đã được pha loãng, CO2 được chuyển về dạng khí
nhờ dòng khí nóng của đường ống. CO2 được sục từ đáy bồn lên để đi vào các bồn lọc
tiếp theo nhờ sự chênh lệch áp suất, áp suất trong bồn chứa Na2CO3 là 8 kg/cm2. Than

Đề tài: Nghiên cứu các tính năng và ứng dụng PLC Mitsubishi
FX3G trong hệ thống sản xuất nước giải khát

4


Bài tập lớn Tự động hóa quá trình công nghệ

GVHD: Nguyễn Đức Quang

hoạt tính có tác dụng loại đi các khí không mong muốn như aldehyt, aceton,
diacetyl…với mục đích khử mùi.
Thuốc tím tiêu diệt một phần vi sinh vật, loại aldehyde

− Acid Thực Phẩm
− Acid citric, acid tartaric, acid malic
− Công dụng của acid thực phẩm:
− Tạo vị chua tự nhiên và dịu
− Chống lại sự hồi đường succarose
− Acid citric tiêu chuẩn: 100g /1kg đường nguyên liệu
− Ức chế VSV, kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm

Đề tài: Nghiên cứu các tính năng và ứng dụng PLC Mitsubishi
FX3G trong hệ thống sản xuất nước giải khát

5


Bài tập lớn Tự động hóa quá trình công nghệ

GVHD: Nguyễn Đức Quang

− Trong sản xuất thường dùng một số acid như: acid citric, acid tartaric , acid
malic.

d, Chất tạo mùi (Hương liệu)
Hương liệu được chia làm nhiều loại hương dựa vào nguồn gốc của nó có thể chia làm
nhiều loại:
− Hương liệu tự nhiên
− Hương liệu tổng hợp
− Hương liệu hỗn hợp
Yêu cầu sử dụng
-

Hương liệu dùng trong nước giải khát phải đảm bảo độ tinh khiết cho
thực phẩm, không gây độc hại cho người sử dụng, nó phải nằm trong
danh mục qui định hiện hành của Bộ Y Tế(QĐ 505/BYT) và phải sử
dụng đúng liều lượng cho phép.

e, Chất tạo màu
Dựa vào nguồn gốc ta có thể chia phẩm màu ra thành 2 loại: tự nhiên và tổng hợp.
• Chất màu tự nhiên: được trích từ rễ cây, vỏ cây, củ, quả hoặc màu caramel, màu
carotenoid
• Chất màu tổng hợp: sử dụng với hàm lượng thấp và khá bền
− Tartrazine(C16H9N4Na3O9S2) cho nước cream soda, táo.
− Sunset yellow FCF(C16H10N2Na2O7S2) cho nước cam, cream soda
− Amaranth(C20H11N2Na3O10S3)
− Brilliant Blue(C37H34N2Na2O9H9)
− Ponceau 4R(C20H11N2Na3O10S3) cho nước dâu.
− Fast green FCF (C17H34N2Na2O10S3)

Đề tài: Nghiên cứu các tính năng và ứng dụng PLC Mitsubishi

FX3G trong hệ thống sản xuất nước giải khát

6


Bài tập lớn Tự động hóa quá trình công nghệ

GVHD: Nguyễn Đức Quang

− Màu caramen cho nước giải khát cola, xá xị
Yêu cầu sử dụng
-

Phẩm màu sử dụng phải đảm bảo độ tinh khiết và phải nằm trong danh
mục cho phép của Bộ Y Tế hiện hành (QĐ 505/BYT)

-

Liều lượng sử dụng nói chung: <= 0.03%

-

Là những chất không có độc tính, không gây ung thư

-

Những sản phẩm chuyển hoá của các chất màu là những chất không có
độc tính

-

Các chất màu có tính đồng nhất cao. Trong đó phải chứa trên 60% phẩm màu
nguyên chất còn lại là những chất không độc

-

Phẩm màu là chất không được chứa các tạp chất sau:
• Cr, Se, U (các chất này được coi là những chất gây ung thư)
• Một vài chất thuộc nhóm cacbua hydro thơm & đa vòng các chất
này thường gây ung thư
• Hg cadimi (là những chất độc)
• Không được chứa các chất như As, Pb, các kim loại nặng

-

Trong quá trình sử dụng không được gây ngộ độc tích luỹ

f, Chất bảo quản
Trong quá trình bảo quản nước ngọt, cần sử dụng thêm một lượng chất bảo quản nhằm
ngăn chặn sự lên men và nấm mốc phát triển.
Chất bảo quản thường sử dụng trong sản xuất là: Acid Benzoic và Sodium Benzoate
Theo quy định của bộ Y tế năm 1998 (QĐ 867/BYT) thì liều lượng Acid Benzoic và
Sodium Benzoate tối đa sử dụng trong chế biến nước giải khát 600mg/kg

Đề tài: Nghiên cứu các tính năng và ứng dụng PLC Mitsubishi
FX3G trong hệ thống sản xuất nước giải khát

7

Bài tập lớn Tự động hóa quá trình công nghệ

GVHD: Nguyễn Đức Quang

Quy Trình Sản Xuất
❖ Kiểm tra và xử lý nguyên liệu.
❖ Chuẩn bị dịch syrup thành phẩm.
❖ Bão hòa CO2( trực tiếp hay gián tiếp)- Phối trộn.

Kiểm tra và xử lý nguyên liệu

a, Xử lý nước
Việc xử lý nước cần hai giai đoạn:
− Giai đoạn I: Khử sắt bằng oxy, khử phèn bằng dung dịch sữa vôi, rồi để lắng và
lọc trong. Nước thu được đạt được tất cả các chỉ tiêu của nước sinh hoạt.
− Giai đoạn II: Tiếp tục làm mềm nước bằng dung dịch sữa vôi, lọc cát và lọc
than giúp thu được nước hoàn toàn vô trùng nước trong suốt hơn, có thể uống
trực tiếp được.

Đề tài: Nghiên cứu các tính năng và ứng dụng PLC Mitsubishi
FX3G trong hệ thống sản xuất nước giải khát

8


Bài tập lớn Tự động hóa quá trình công nghệ

GVHD: Nguyễn Đức Quang

Chỉ tiêu chất lượng nước

• Xử lý nước thô
− Mục đích: nhằm khử sắt, đồng thời loại bỏ các chất cặn bẩn, hữu cơ, diệt
một phần vi sinh vật và một phần làm mềm nước.
− Phương pháp: chuyển hóa Fe2+ thành Fe3+ bằng 2 tác nhân là: Oxy và
Chlorine (Ca(OCl)2)
• Xử lý nước tinh
− Mục đích: làm giảm độ cứng của nước, đồng thời loại bỏ những chất lơ
lửng và những chất kết tủa dạng hạt nhỏ, diệt VSV, khử màu,mùi.
− Phương pháp: sử dụng Ca(OH)2 để làm giảm độ cứng của nước, sử
dụng FeSO4.7H2O làm chất trợ lắng để tách các chất lơ lửng, các kết
tủa dạng cặn nhora khỏi nước. Đồng thời, sử dụng Chlorine để oxy hóa
Fe2+ thành Fe3+ và diệt vi sinh vật.

Đề tài: Nghiên cứu các tính năng và ứng dụng PLC Mitsubishi
FX3G trong hệ thống sản xuất nước giải khát

9


Bài tập lớn Tự động hóa quá trình công nghệ

GVHD: Nguyễn Đức Quang

• Quá trình xử lý nước
− Vệ sinh thiết bị, nhận hóa chất xử lý nước từ kho nguyên vật liệu
− Cân và pha hóa chất theo hướng dẫn xử lý nước
− Vận hành thiết bị xử lý nước, bao gồm: thiết bị lọc, valve, bơm, đèn
UV, hệ thống RO, hệ thống cấp hóa chất xử lý nước, vận hành hệ thống
thu hồi nước

− Xử lý nước: Theo dõi thông số nước, điều chỉnh hóa chất cấp vào
− Cung cấp nước đã xử lý cho sản xuất: Theo dõi chất lượng nước, áp lực
nước; Điều tiết lượng nước cấp của tiền xử lý nước; Tính toán hóa chất
cần sử dụng cho tổ nước;
− Kiểm tra hóa chất, tình trạng hoạt động thiết bị
− Kiểm tra sự rò rỉ của thiết bị, đường ống
− Kiểm tra nguyên vật liệu khi nhận
− Kiểm tra chất lượng nước của tổ nước.

Đề tài: Nghiên cứu các tính năng và ứng dụng PLC Mitsubishi
FX3G trong hệ thống sản xuất nước giải khát

10


Bài tập lớn Tự động hóa quá trình công nghệ

GVHD: Nguyễn Đức Quang

CÁT

THAN HOẠT TÍNH

ĐÁ TRẮNG

Đề tài: Nghiên cứu các tính năng và ứng dụng PLC Mitsubishi
FX3G trong hệ thống sản xuất nước giải khát

11

Bài tập lớn Tự động hóa quá trình công nghệ

GVHD: Nguyễn Đức Quang

− Hoàn nguyên
• Khóa van cấp nước
• Xả nước dơ, mở van thông hơi
• Mở van, bơm hóa chất vào cột ngâm 1 tiếng
• Xả nước hóa chất ngâm, bơm nước xả hóa chất
Cation: bật bơm degas, mở van hồi lưu
Anion: dùng nước degas để rửa
• Đối với cột cation: Sử dụng dung dịch HCl 1-1,5% (30 lít + 170 lít nước).
•

Đối với cột anion: Sử dụng dung dịch NaOH 1-1,5% (7kg + 300 lít nước).

Đề tài: Nghiên cứu các tính năng và ứng dụng PLC Mitsubishi
FX3G trong hệ thống sản xuất nước giải khát

12


Bài tập lớn Tự động hóa quá trình công nghệ

GVHD: Nguyễn Đức Quang

• Tiến hành xả ngược dung dịch HCl, NaOH vào 2 cột cation và anion.
•

Rửa ngược: mở van thông hơi, mở van cấp nước

•

Rửa xuôi: khóa van thông hơi, mở van cấp nước

• Thời gian tái sinh là 4 giờ.
• Tổng chất khô hòa tan cột cation < 20
• Tổng chất khô hòa tan cột anion < 3
− Bài khí nước
Mục đích: tang khả năng bảo hõa CO2
Nước được đưa vào thiết bị bài khí theo đường ống
(1). Dưới tác dụng của vòi sen (4), nước phun ra
thành tia và khi bơm chấn không (7) hoạt động,
không khí sẽ tách ra khỏi nước và đi ra ngoài được
lọc lại qua bình lọc (6), tránh cho nước bơm. Nước
được bài khi lấy ra ngoài theo ống (8) sau đó qua
pha chế.

b, Nấu đường
Mục đích:
1 .Đồng chất dịch syrup: có gia nhiệt nên tính đồng nhất cao
2 .An toàn: trong đường có tế bào VSV, tiêu diệt VSV trong đường
3 .Nghịch đảo đường (85 – 90ºC) 4 ưu điểm:

- Xúc tác acid hoặc cnzym, tang cường độ ngọt
- Cải thiện vị ngọt ( đường nghịch đảo có vị ngọt cao)

Đề tài: Nghiên cứu các tính năng và ứng dụng PLC Mitsubishi
FX3G trong hệ thống sản xuất nước giải khát

13


Bài tập lớn Tự động hóa quá trình công nghệ

GVHD: Nguyễn Đức Quang

- Tăng nồng độ đường bên trong syrup nên tang hiệu suất thu hồi sản phẩm
- Tránh sự kết tinh đường
4 .Kết hợp sử dụng than hoạt tính để tang độ trong, ngoài chức năng hấp thụ chất màu
và mùi, than hoạt tính còn đóng vai trò chất trợ lọc cho việc lọc dung dịch đường. Kết
hợp sử dụng các cách khuấy và gia nhiệt để dịch syrup hoàn lưu, đạt độ trong thích
hợp

❖ Nguyên liệu
- Đường: 100g/1lit sản phẩm
- Nước
- Những chất hỗ trợ nhưu than hoạt tính, bột trợ lọc: Có tác dụng hấp thụ mùi math
mía, màu, mùi nấu
- Diatomit: Tăng hiệu quả và tốc độ lọc, tránh hiện tượng bít vải lọc
- Acid dưới dạng dung dịch 40%-50%: là tác nhân chuyển hóa đường succarose thành
đường chuyển hóa
• Phương pháp nóng: Đường được hòa tan với nước đun sôi, sau đó đem đi lọc và làm
lạnh

Đề tài: Nghiên cứu các tính năng và ứng dụng PLC Mitsubishi
FX3G trong hệ thống sản xuất nước giải khát

14

Bài tập lớn Tự động hóa quá trình công nghệ

GVHD: Nguyễn Đức Quang

Chuẩn bị syrup
-Đối với đường saccarose: Cân nguyên liệu. Bơm nước xử lý vào nồi tỷ lệ được sử
dụng là 700kg đường/100 lít siro, mở cánh khuấy, mở van hơi cấp nhiệt cho nước.
Nâng nhiệt độ nước trong nồi đạt 650ºC- 750ºC, bắt đầu cho đường vào. Tiến hành
cho một lượng acid citric vào khoảng 1,5- 2g/1kg đường và tiếp tục khuấy, gia nhiệt
đến 900ºC - 920ºC và giữ ở nhiệt độ này trong thời gian 10 phút để tạo điều kiện cho
quá trình chuyển hóa đường saccharose thành đường nghịch đảo khoảng 20-30%. Lúc
này hàm lượng chất khô tăng lên, nhiệt độ trung bình của đường khử cũng cao hơn
đường
đến 60 phút saccharose. Cho vào dung dịch một lượng nhất định natri benzoat (2g/1lit
siro) để bảo quản siro ngăn chặn sự phát triển của nấm men, nấm mốc. Tiến hành
khuấy đều và đem siro đi lọc nóng ở nhiệt độ 800ºC- 850ºC.
Đối với nước: Cho nước vào nồi. Khi nhiệt độ nước khoảng 600ºC, thì cho dung dịch
đường đi qua phễu
nạp liệu. Đến khi nhiệt độ nước đường 700ºC – 750ºC cho bột trợ lọc vào, đun đến
800ºC – 900ºC, ta bổ sung than hoạt tính. Hạ nhiệt độ xuống 850ºC trong 40

❖

Bổ sung acid citric với tỷ lệ 0,24g. giữ ở nhiệt độ này trong vòng 30 phút.

Đề tài: Nghiên cứu các tính năng và ứng dụng PLC Mitsubishi
FX3G trong hệ thống sản xuất nước giải khát

15


Bài tập lớn Tự động hóa quá trình công nghệ

❖

GVHD: Nguyễn Đức Quang

Tiếp tục làm nguội siro xuống nhiệt độ phòng (300ºC) bằng phương pháp tự

nhiên hay dùng nước làm nguội.
-Bổ sung màu (tùy chọn), sau đó, bổ sung hương (cam, chanh, dâu...) kết hợp với việc
khuấy trộn cho màu, hương phân tán đều.

Đề tài: Nghiên cứu các tính năng và ứng dụng PLC Mitsubishi
FX3G trong hệ thống sản xuất nước giải khát

16


Bài tập lớn Tự động hóa quá trình công nghệ

GVHD: Nguyễn Đức Quang

Vận hành thiết bị nấu đường
− Kiểm traTank nấu, CIP và các thiết bị như cánh khuấy, đèn UV, hệ thống cấp
hơi gia nhiệt đường (steam, air …)
− Kiểm tra hóa chất, tình trạng hoạt động thiết bị, kiểm tra sự rò rỉ của thiết bị,
đường ống, kiểm tra nguyên vật liệu khi nhận, kiểm tra chất lượng nước của tổ

nước.
− Chuẩn bị tank cần bơm đường
− Kiểm tra đường trước khi nấu: Số lượng, chất lượng đường cần nấu
− Hệ thống xử lý đường nguội
− Hệ thống xử lý đường nóng
− Thiết bị áp lực, hệ thống chiller; Thiết bị tháp giải nhiệt
− Thực hiện việc kiểm tra đường sau khi nấu: thể tích, brix, ngoại quan
− Thực hiện việc giao nhận/ trả kho đường hạt với bộ phận kho đúng theo số
lượng đã đề xuất Vệ sinh: Thực hiện CIP tank, mixer, đường ống, hệ thống lọc
đường
− Tính toán lượng đường hao hụt cho từng mẻ, đường được xử lý;
− Kiểm tra thể tích, khối lượng của đường đã xử lý;
− Pha chế syrup thành phẩm
❖ Mục đích:
Hòa tan các cấu tử có trong thành phần nước giải khát thành một dung dịch đồng
nhất gồm: syrup trắng, acid thực phẩm, chất màu, chất mùi, chất bảo quản…
Công thức pha chế (xác định hàm lượng từng loại nguyên liệu cần thiết cho vào pha
chế) là bí mật của mỗi nhà sản xuất, nó tùy theo từng loại sản phẩm.
❖ Nguyên tắc pha chế

Đề tài: Nghiên cứu các tính năng và ứng dụng PLC Mitsubishi
FX3G trong hệ thống sản xuất nước giải khát

17


Bài tập lớn Tự động hóa quá trình công nghệ

GVHD: Nguyễn Đức Quang

Dựa vào công thức pha chế thì cho cấu tử có số lượng nhiều vào trước, hương liệu
luôn cho sau cùng, lúc này ít khuấy đảo nhất, nhiệt độ thấp nhất để tránh tổn thất
hương.
Các cấu tử nguyên liệu cần được chuẩn bị trước ở dạng tối ưu nhất vì tiến hành pha
chế ở dạng dung dịch. Đối với nguyên liệu rắn thì phải hòa tan vào nước nóng, lọc và
làm nguội trước khi phối trộn.

a, Làm lạnh nước đã xử lý
Mục đích:
- Làm lạnh nước 5C-8C để tăng khả năng hòa tan của CO2 và giữ CO2 trong nước.
- Giảm tổn thất CO2 khi chiết rót.
- Nguyên lý: dựa vào sự tiếp xúc gián tiếp giữa tác nhân làm lạnh (glycol) với nước để
hạ nhiệt độ của nước xuống 12C rồi được bơm qua thiết bị làm lạnh thứ 2 để hạ nhiệt
độ xuống 5C -8C
•

Phối trộn – Làm lạnh
Nước sau khi đã xử lý được phốiu trộn với siro mùi đã được chuẩn bị từ trước. Hạ
nhiệt độ hỗn hợp xuống còn 1C -3C. Cho hỗn hợp nước đã pha chế chạy qua
đường ống nén CO2

b, Lọc dịch đường
• Mục đích:
− Loại bỏ các tạp chất trong quá trình thao tác thực hiện và trong quá trình vận
hành máy. Loại bỏ các tạp chất vật lý có thể có trong nguyên liệu đường và
nước
Tăng độ trong của dịch syrup
• Phương pháp lọc
− Lọc thô: Sử dụng màn lọc ở cửa ra thiết bị nấu syrup

Đề tài: Nghiên cứu các tính năng và ứng dụng PLC Mitsubishi
FX3G trong hệ thống sản xuất nước giải khát

18


Bài tập lớn Tự động hóa quá trình công nghệ

GVHD: Nguyễn Đức Quang

− Lọc tinh: sử dụng máy lọc khung bản
− Thời gian lọc: 1 giờ dưới áp suất 5-6 at duy trì ở 80ºC
− Chú ý: Khi nhiệt độ dịch đường nhỏ hơn 75ºC thì mở van hơi để tang nhiệt
độ dịch đường
− Kiểm tra bối lọc thường xuyên tránh bị thủng

c, Làm nguội dịch đường
− Dịch đường sau khi lọc xong được đưa qua hệ thống làm lạnh để hạ nhiệt độ
xuống 20ºC - 25ºC
− Tránh sự ngưng tụ nước trong bồn chứa tạo điều kiện cho vi sinh vật phát triển
− Giữ được hương thơm khi pha chế
− Chuẩn bị cho quá trình phối trộn
− Hạn chế xảy ra phản ứng Maillard
− Tiêu diệt vi sinh vật do thời gian làm nguội ngắn khoảng 45s
− Dịch đường thu đượcphải đạt các chỉ tiêu sau:
− Cảm quan:có mùi thơm của đường, không có mùi mật mía,trong suốt, có màu
vàng nhạt
− Nhiệt độ 20ºC - 25ºC
− Độ Brix: 64 – 65

Đề tài: Nghiên cứu các tính năng và ứng dụng PLC Mitsubishi
FX3G trong hệ thống sản xuất nước giải khát

19


Bài tập lớn Tự động hóa quá trình công nghệ

GVHD: Nguyễn Đức Quang

d, Pha chế syrup
− Khi pha chế các nguyên vật liệu rắn phải hào tan vào nước tạo thành dung dịch
đồng nhất. Hương liệu được hòa tan trong cồn thực phẩm và đựng trong bao bì
đậy nắp kín
− Tuyệt đối theo công thức
− Theo thứ tự đã định: không đồng thời cho 2 chất vào cùng một lúc, trộn các
thành phần có hàm lượng lớn trước, các chất có hàm lượng nhỏ hơn cho vào
sau. Các chất dễ bay hơi cho vào sau
− Siro pha chế phải
− Nấu, lọc kỹ
−

Nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ môi trường

− Chính xác sạch sẽ
− Thứ tự pha chế

Đề tài: Nghiên cứu các tính năng và ứng dụng PLC Mitsubishi
FX3G trong hệ thống sản xuất nước giải khát

20


Bài tập lớn Tự động hóa quá trình công nghệ

GVHD: Nguyễn Đức Quang

− Vệ sinh bồn
−

Bơm siro trắng

−

Cho máy khuấy hoạt động

−

Hiệu chỉnh siro đến 35ºBx

− Cho lần lượt các chất vào qua vải lọc
− Thêm nước cho đủ lượng theo công thức
− Tiếp tục khuấy trộn 15 phút
− Lấy mẫu thử hàm lượng đường, acid, độ màu
−

Khi các chỉ tiêu hóa-lý đều đạt thì lấy mẫu kiểm tra vi sinh. Ngưng khuấy,khi
sản xuất tiếp nên khuấy lại 30 phút để đạt độ đòng nhất

− Siro pha xong chưa chiết hết lưu trử tới 48 giờ

❖ Chỉ tiêu kỹ thuật
- Siro mùi của mỗi loại sản phẩm phải đạt các chỉ tiêu hóa-lý và cảm quan quy định
- Tổng số VSV hiếu khistrong 1ml siro mùi không được vượt quá 50KL
- Tổng số VSV hiếu khí trog 1ml nước pha chế và chiết trai không được vượt quá 25.
Khi pha chế, các nguyên vật liệu rắn phải hòa tan vào nước tạo dung dịch đồng nhất.
❖ Thông số kỹ thuật
- Tỷ lệ các thành phần: phụ thuộc vào từng sản phẩm và công thức riêng của từng nhà
máy
- Nhiệt độ: thường ở nhiệt độ thấp hoặc nhiệt độ thường tránh sự tổn thất các cấu tử
hương
- Tốc độ cách khuấy: tùy vào từng sản phẩm
- Hàm mục tiêu
+ Nồng độ chất khô: 10-11% tính theo lượng đường
+ pH: vừa phải để sản phẩm có vị chua ngọt

Đề tài: Nghiên cứu các tính năng và ứng dụng PLC Mitsubishi
FX3G trong hệ thống sản xuất nước giải khát

21


Bài tập lớn Tự động hóa quá trình công nghệ

GVHD: Nguyễn Đức Quang

+ Các chỉ tiêu cảm quan: trong suốt, màu, mùi, vị đặc trưng
Thiết bị: Hình trụ đứng, có cánh khuấy, có hoặc không có lớp vở áo giải nhiệt
e , Phối trộn hương liệu, màu, acid điều trị
❖ Mục đích
Hòa tan các cấu tử hương liệu, màu, acid điều vị vào dung dịch. Tạo hương vị đặc

trưng cho sản phẩm.
❖ Phương pháp thực hiện

− Khi nhiệt độ khối syrup đạt 900ºC thì tiến hành cho hỗn hợp các phụ gia, màu và
acid điều vị vào rồi tiếp tục khuấy cho đồng nhất.

− Tiếp tục cho nước vào nồi nấu để đạt nhiệt độ khối syrup ở 800ºC thì cho hỗn hợp
hương liệu vào. Ngừng gia nhiệt, xả van hơi quá nhiệt từ nồi ra ngoài và vẫn tiếp
tục khuấy.

❖

Thiết bị sử dụng

Ở công đoạn này, tất cả dung dịch vẫn còn trong nồi nấu syrup. Thông số nhiệt độ giai
đoạn cho phụ gia và màu là 900ºC, nhiệt độ được hạ xuống còn 800ºC khi cho hỗn hợp
hương. Tốc độ cánh khuấy không thay đổi và được duy trì ở mức 120 vòng/phút
Bão hòa Co2
− Mục đích: nap CO2 sản phẩm với hàm lượng 0.4%-0.6% nhằm:
− TĂng giá trị cảm quan: kích thích tiêu hóa , ngon miệng, giải khát.
− Bảo quản: tạo môi trường yếm khí
− Thông số kỹ thuật
− Nhiệt độ:1-2oC.Nhiệt độ càng thấp, độ bão hòa CO2 trong chất lỏng càng cao và
ngược lại, nhưng nếu nhiệt độ quá thấp có thể gây ra sự kết tinh đường và đông
tụ một số protein làm sản phẩm đục
− Áp lực : 0.5-1.2 Mpa. Áp lực càng lớn,độ hòa tan càng cao. Nhưng nếu cao quá
áp lực đè lên các thiết bị cao, không an toàn cho thiết bị.

Đề tài: Nghiên cứu các tính năng và ứng dụng PLC Mitsubishi
FX3G trong hệ thống sản xuất nước giải khát

22


Bài tập lớn Tự động hóa quá trình công nghệ

GVHD: Nguyễn Đức Quang

− Nồng độ chất tan thấp: sản phẩm dễ bão hòa CO2
− Thiết bị
− Tháp hấp thụ hình trụ coskhar năng chịu áp cao. Bên trong có các đĩa hình chóp
để tăng cường sự tiếp xúc giữa sản phẩm và CO2
−

Các yếu tố ảnh hưởng đến bão hòa CO2

− Nhiệt độ : nhiệt độ càng thấp ,độ hòa tan CO2 trong chất lỏng càng cao và
ngược lại, thường hạ nhiệt độ dung dịch xuống 2-4oC
− Áp suất: áp suất càng cao thì khả năng hấp thụ CO2 vào dung dịch lỏng càng
cao và ngược lại
− Bề mặt tiếp xúc: Khi tầng bề mặt tiếp xúc giữa CO2 và khối chất lỏng thì tăng
khả năng hòa tan CO2 vào khối chất lỏng đó
− Ngoài ra nồng độ các chất hòa tan và chất điện ly trong dung dịch cũng làm ảnh
hưởng đến mắc bão hòa CO2

1-Thiết bị bài khí

8-Bồn chưa Syrup

2,3-Thiết bị bão hào CO2

9-Bơm định lượng

4-Bơm chân không

10-Thiết bị phối trộn

5-Thiết bị chứa khí đã đưowjc bài khí

11-Bơm

6-Bơm nước

12-Bồn chưa sản phẩm

7-Bồn trung gian chứa nước

Đề tài: Nghiên cứu các tính năng và ứng dụng PLC Mitsubishi
FX3G trong hệ thống sản xuất nước giải khát

23