ĐỒ ÁN KỸ THUẬT THỰC PHẨM CÔ ĐẶC NƯỚC NHO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HCM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM ĐỒ ÁN KĨ THUẬT THỰC PHẨM THIẾT KẾ HỆ THỐNG CÔ ĐẶC ĐỂ CÔ ĐẶC NƯỚC NHO BẰNG PHƯƠNG PHÁP KẾT TINH DUNG MÔI NĂNG SUẤT 3500 TẤNNĂM GVHD T S Trần Văn Hùng SVTH Đinh Thị Hương Ly 2005170087 Hồ Thị Hồng Ngọc 2005170105 TP Hồ Chí Minh,112019 MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU 5 PHẦN I GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ NHO VÀ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT SẢN PHẨM NƯỚC NHO CÔ ĐẶC 6 I Tổng quan về nho 6 1 Nguồn gốc 6 2 Phân loại 6 II Giới thiệu quy trình công ngh.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM ĐỒ ÁN KĨ THUẬT THỰC PHẨM THIẾT KẾ HỆ THỐNG CÔ ĐẶC ĐỂ CÔ ĐẶC NƯỚC NHO BẰNG PHƯƠNG PHÁP KẾT TINH DUNG MÔI NĂNG SUẤT 3500 TẤN/NĂM GVHD: T.S Trần Văn Hùng SVTH: Đinh Thị Hương Ly_2005170087 Hồ Thị Hồng Ngọc_2005170105 TP Hồ Chí Minh,11/2019 MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU PHẦN I : GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ NHO VÀ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT SẢN PHẨM NƯỚC NHO CÔ ĐẶC .6 I Tổng quan nho Nguồn gốc Phân loại II Giới thiệu quy trình cơng nghệ sản xuất sản phẩm nước nho cô đặc Giới thiệu công nghệ cô đặc nước trái nói chung Lí thuyết đặc: 10 Sơ đồ công nghệ 12 Thuyết minh quy trình 13 PHẦN II: TÍNH TỐN CÂN BẰNG VẬT CHẤT CHO Q TRÌNH KẾT TINH 16 I TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT CHO Q TRÌNH CƠ ĐẶC 16 II TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT CHO CẢ QUY TRÌNH 19 PHẦN III: TÍNH CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG CHO QUY TRÌNH CƠ ĐẶC 23 I CÁC THÔNG SỐ CẦN TÍNH 23 II TÍNH CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG 24 PHẦN IV: TÍNH TỐN THIẾT KẾ THIẾT BỊ KẾT TINH VÀ CHỌN THIẾT BỊ LỌC RỬA .26 I THIẾT BỊ KẾT TINH .26 Giới thiệu 26 Tính tốn diều kiện bền: 27 Kiểm tra bề mặt truyền nhiệt .32 II CHỌN THIẾT BỊ LỌC, RỬA 38 Thiết bị lọc 38 Thiết bị rửa tinh thể 38 PHẦN V: TÍNH TỐN HỆ THỐNG LẠNH CHỌN THIẾT BỊ LẠNH 39 I TÍNH TỐN HỆ THỐNG LẠNH 39 Các thông số ban đầu 39 Chu trình lạnh thiết bị kết tinh: .41 Tính tốn q trình ngưng tụ .41 II CHỌN THIẾT BỊ LẠNH 44 Chọn máy nén 44 Chọn thiết bị ngưng tụ Chọn tháp giải nhiệt 45 Chọn bơm 45 44 PHẦN VI: TÍNH TỐN CƠ KHÍ CÁNH KHUẤY - CHÂN ĐỠ - MẶT BÍCK 46 I TÍNH THIẾT BỊ KHUẤY .46 Công suất khuấy 46 Kích thước trục khuấy .46 II TÍNH CHÂN ĐỠ VÀ BÍCH NỐI CHO THIẾT BỊ 47 Tính tải trọng thiết bị 47 Tính chọn chân đỡ thiết bị 48 Tính chọn mặt bích 48 PHẦN VII: TÍNH TỐN ĐƯỜNG ỐNG CHỌN THIẾT BỊ PHỤ 49 I TÍNH TỐN ĐƯỜNG ỐNG DẪN DỊCH .49 Tính chọn ống nhập liệu tháo liệu 49 Chọn bơm 49 II TÍNH TỐN ĐƯỜNG ỐNG CHO HỆ THỐNG LẠNH 52 Tính tốn đường ống dẫn 52 Tính toán ống dẫn lỏng .52 PHẦN VIII: TÍNH TỐN GIÁ THÀNH THIẾT BỊ CHÍNH 54 I GIÁ THÀNH VẬT TƯ CHO MỘT THÙNG KẾT TINH 54 Khối lượng thiết bị .54 II GIÁ THÀNH HỆ THỐNG THIẾT BỊ (THIẾT BỊ CHÍNH VÀ PHỤ): 55 PHẦN IX: KẾT LUẬN VÀ ĐÁNH GIÁ 57 I ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT CỦA THIẾT BỊ: 57 Nguyên lý hoạt động hệ thống thiết bị 57 Đánh giá hiệu hoạt động hệ thống thiết bị: 57 II ĐÁNH GIÁ ƯU, NHƯỢC ĐIỂM VÀ HƯỚNG KHẮC PHỤC 58 So sánh ưu nhược điểm so với phương pháp cô đặc bốc 58 Một số giải pháp công nghệ để hạn chế nhược điểm phương pháp 58 III KẾT LUẬN 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO 60 LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, với phát triển không ngừng xã hội khoa học cơng nghệ nhu cầu thực phẩm người dân ngày cao Để tạo sản phẩm thực phẩm đáp ứng cho nhu cầu ngày cao người dân ngành cơng nghiệp thực phẩm phải đối mặt với thách thức to lớn Do đó, việc đào tạo nguồn nhân lực có lực đáp ứng cho nhu cầu vấn đề vô quan trọng cần thiết Trong trình thực đồ án chúng em biết việc thiết kế hệ thống thiết bị phục vụ cho nhiệm vụ kỹ thuật yêu cầu thiếu kỹ sư cơng nghệ thực phẩm Do để trở thành người kỹ sư thực thụ cần phải nắm vững kiến thức trình thiết bị ngành cơng nghệ thực phẩm Ngồi ra, việc giải tồn cơng nghệ hay thực cơng tác thiết kế máy móc, thiết bị dây chuyền cơng nghệ vô cần thiết đới với kỹ sư tương lai Mục tiêu đồ án thiết kế hệ thống cô đặc để cô đặc nước nho phương pháp kết tinh dung môi suất 3500 tấn/năm Các nội dung đồ án bao gồm: - Giới thiệu tổng quan nguyên liệu quy trình cơng nghệ sản xuất sản phẩm nước nho đặc - Tính tốn cân vật chất cho quy trình đặc - Tính tốn cân lượng cho quy trình đặc - Tính tốn thiết kế thiết bị - Tính chọn thiết bị phụ - Tính giá thành sản phẩm - Đánh giá hiệu hoạt động, ưu-nhược điểm thiết bị phương pháp cơng nghệ từ đề xuất giải pháp nhằm khắc phục cải tiến phương pháp Đây bước để thực công việc mẻ nên chắn khơng thể tránh khỏi có nhiều sai sót Nhưng xem xét đánh giá khách quan thầy nguồn động viên khích lệ cho em để lần thiết kế sau thực tốt đẹp hơn, hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn thầy môn Kỹ thuật thực phẩm trang bị cho em kiến thức tảng làm sở cho em thực đồ án Em xin chân thành cảm ơn thầy Trần Văn Hùng tận tình giúp đỡ hướng dẫn chúng em suốt trình thiết kế Chúng em xin chân thành cảm ơn! PHẦN I : GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ NHO VÀ QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT SẢN PHẨM NƯỚC NHO CƠ ĐẶC I Tổng quan nho Nguồn gốc Nho có tên khoa học Vitis vinifera Nho ăn vùng bán ôn đới (ôn đới ấm), trồng chủ yếu châu Âu Pháp, Ý, Bồ Đào Nha, Nga… Ngồi cịn trồng nhiều Bắc Trung châu Mỹ Các nước vùng nhiệt đới châu Á có trồng chiếm phần nhỏ Ấn Độ, Thái Lan, Philippines… Theo thống kê năm 1983, sản lượng nho toàn giới khoảng 65 triệu (hơn cam quýt chuối), châu Âu chiếm khoảng 45 triệu, châu Mỹ khoảng 11 triệu, châu Á khoảng 7,5 triệu Năng suất dao động lớn, từ 5,2 – 27,0 tấn/ha, cao Hà Lan, Ấn Độ Ở nước ta, nho trồng từ Bắc tới Nam Ở miền Bắc trồng lẻ tẻ, suất chất lượng Vùng nho tập trung tiếng Phan Rang (Ninh Thuận) với diện tích 2.000 ha, ngồi có trồng phổ biến Bắc Bình Thuận Nam Khánh Hịa Nho nước ta chủ yếu dùng ăn tươi nội địa, khả xuất chế biến thấp Phân loại Có nhiều cách phân loại nho tùy thuộc vào quốc gia mục đích sử dụng nguyên liệu khác sản suất rượu vang nho phân làm hai loại : Nho đỏ nho trắng 2.1 Các giống nho đỏ  Cabernet Sauvignon: giống nho làm rượu vang tiếng phổ biến giới Nó có nguồn gốc từ vùng Bordeaux Pháp sau trồng nhiều đất nước khác Đây giống nho vơ mạnh mẽ, sống phát triển nhiều vùng đất khí hậu đa dạng Đặc trưng Cabernet Sauvignon thường có màu đỏ sẫm, vỏ dày chứa nhiều tannin Hương vị đặc trưng anh đào đen, nho đen, gỗ tuyết tùng, loại gia vị nướng thoang thoảng mùi than chì  Merlot: Cũng giống Cabernet Sauvignon, Merlot đến từ vùng Bordeaux Pháp Nó sống phát triển nhiều vùng đất khí hậu khác Trong giới giống nho đỏ, Merlot coi giống nho mai trúc mã với Cabernet Sauvignon đặc trưng hương cherry đen nồng nàn, vị chua mận (Hà Nội) vị tannin chút vị sô cô la  Nho Pinot Noir: có nguồn gốc từ vùng Burgundy (Bourgogne) Pháp Cũng giống nho đỏ trồng nhiều giới Pinot Noir khơng chịu khí hậu khắc nghiệt hai giống nho Nó chủ yếu phát triển tốt vùng có khí hậu mát mẻ Đặc điểm Pinot Noir có vỏ mỏng, tannin Vang làm từ giống nho u thích vị tươi anh đào đỏ kết hợp với mâm xơi, hịa quyện chút mùi thơm nấm Mùi cay kéo dài đến dư vị cuối đọng lại chút vani  Nho đỏ Syrah: Đến từ vùng Rhone Valley nằm miền Bắc nước Pháp Nơi có khí hậu lạnh giá Có đặc trưng mùi thơm nồng thuốc kèm theo chút hương trái mận đen (Hà Nội) vị chua chua trái việt quất mận đen (Hà Nội) hịa quyện với chút vị mà khơng ngấy sô cô la sữa 2.2 Các giống nho trắng  Sauvignon Blanc: giống nho có vỏ màu xanh có nguồn gốc từ vùng Bordeaux Pháp Sauvignon blanc trồng rộng rãi Pháp,Chile , Úc , New Zealand, Nam Phi, tiểu bang California, Mỹ Đặc trưng nho Sauvignon Blanc mùi hương tầm bóp (trái thù lù), mùi cỏ tươi Cùng mùi loại trái nhiệt đới như: bưởi, đào, dưa  Chardonnay: Mặc dù ưu thích vùng có khí hậu mát mẻ Chardonnay phát triển tốt vùng có khí hậu ấm Khơng khó chiều người bạn Pinot Noir, Chardonnay dễ trồng có khả thích nghi với điều kiện khí hậu thổ nhưỡng đa dạng Đây giống nho có vỏ màu xanh có nguồn gốc vùng rượu Burgundy miền đơng nước Pháp Nhưng phát triển tốt phía Bắc lạnh lẽo nước Pháp Đặc trưng giống nho Chardonnay mùi tươi mát táo vàng; Mùi chua trái khế mùi thơm trái dứa Ở Việt Nam nho phân làm năm loại: Nho Giống Cardinal (nho đỏ); Giống nho ăn tươi NH01-93, Giống nho ăn tươi NH01-96, Giống nho làm nguyên liệu chế biến rượu NH02-90, Giống nho ăn tươi NH01- 48 Nho trồng nhiều Phan Rang  Nho Giống Cardinal (nho đỏ): Đây giống quan trọng Việt Nam nước quanh vùng Philippines, Thái Lan Giống có nhiều ưu điểm mã đẹp, dễ vận chuyển, sinh trưởng nhanh, chất lượng Đặc biệt, giống nho có ưu điểm giống khác chín sớm (khoảng tháng/vụ từ cắt cành đến chín khoảng 90 ngày tháng ngủ nghỉ trước cắt cành trái vụ sau Như vậy, năm thu ba vụ tiêu chuẩn kinh tế quan trọng người trồng nho nay)  Giống nho ăn tươi NH01-93: Đây giống có thời gian sinh trưởng từ 110 – 125 ngày kể từ cắt cành sau thu hoạch Giống có khả sinh trưởng tương đương giống Cardinal, khả kháng số đối tượng sâu bệnh hại tương đương với Cardinal cao so với NH01-48.Giống có khối lượng to hẳn so với hai giống Cardinal NH01-48 có độ đường tương đương với Cardinal Giống có mùi hương đặc trưng, có màu tím đen, hình van phù hợp thị hiếu người tiêu dùng  Giống nho ăn tươi NH01-96: Đây giống có thời gian sinh trưởng từ 115 – 120 ngày kể từ cắt cành sau thu hoạch Giống có khả sinh trưởng tốt so với giống Cardinal, khả kháng số đối tượng sâu bệnh hại tương đương so với Cardinal Khối lượng biến động từ 5,5 – 7,2g cao nhiều so với giống Cardinal NH01-48 Năng suất bình quân đạt 12 tấn/ha/vụ, độ đường (16-17%) cao so với Cardinal Giống có mùi hương đặc trưng, có màu xanh vàng  Giống nho làm nguyên liệu chế biến rượu NH0290: Đây giống có thời gian sinh trưởng từ 110 – 120 ngày kể từ cắt cành sau thu hoạch Giống có khả sinh trưởng mạnh, chống chịu tốt sâu bệnh hại Năng suất thực thu đạt 10 tấn/ha/vụ Độ đường 17% tiêu chất lượng phù hợp cho sản xuất rượu vang theo tiêu chuẩn chất lượng sở sản xuất vang nho  Giống nho ăn tươi NH01- 48: Đây giống có thời gian sinh trưởng từ 110 – 115 ngày kể từ cắt cành sau thu hoạch Chùm hoa dài, phân nhánh thường đóng chặt, khối lượng chum trung bình 330 – 350g Năng suất cao từ 12 – 15 tấn/ha/vụ ổn định, giống coi giống nho ăn tươi có triển vọng vùng Ninh Thuận Giống chín có màu xanh, độ đường 17 – 19% Giống nho mẫn cảm với bệnh mốc sương thán thư 2.3 Cấu tạo nho Nho gồm phần:  Cuống nho: phần nối nho với thân giúp tăng lượng đường nho hấp thụ ánh nắng mặt trời Cuống có màu xanh chứa nhiều chất sơ  Vỏ nho: phủ lớp phấn trắng lông mịn đảm bảo cho nước không thấm vào thịt nho giữ lại chất lên men gió trùng mang lại Trong vỏ nho có chứa chất thị màu Anthoscyanes Flavoines  Thịt nho: phần quan trọng nhất, chứa 70-80% nước, lít nước ép nho có 100-300g đường, ngồi cịn acid chua, muối khống loại vitamn  Hạt nho: có vị đắng chứa nhiều chất dầu Thành phần nho     65-85% nước 18-33% đường glucose fructose 0,5-0,7% acid hữu (acid galic, acid silicic) 0,1-0,3% pectin  0,1-0,5% chất khoáng (sắt,kali,magie, )  Vitamin B1, B2, B6, B12, A, C, K Mùa vụ thu hoạch Ở Phan Rang, nho thu hoạch năm vụ năm vụ Vụ nho Đông Xuân thu hoạch tháng – cho suất chất lượng tốt nhất, sau vụ Hè Thu vào tháng – 8; vụ Thu Đông vào tháng 10-11 suất chất lượng thấp gặp mưa lớn Năng suất nho Phan Rang đạt 20 tấn, cá biệt tới 60 tấn/ha, so sánh với nước đạt suất cao giới, lại không ổn định chưa đầu tư kỹ thuật mức II Giới thiệu quy trình cơng nghệ sản xuất sản phẩm nước nho cô đặc Giới thiệu công nghệ cô đặc nước trái nói chung Kĩ thuật đặc có từ lâu ứng dụng nhiều cơng nghệ hóa chất đặc biệt cơng nghệ sản xuất thực phẩm Sự có mặt ngành cơng nghệ thực phẩm đóng vai trị lớn việc sản xuất đồ ăn sẵn vừa rút ngắn thời gian chế biến vừa kéo dài thời gian sử dụng mà đảm bảo giá trị dinh dưỡng an tồn thực phẩm Sự đặc sản phẩm dạng lỏng trà, cà phê, nước trái , phương pháp bảo vệ tốt đặc tính chúng, bảo quản lâu, giảm chi phí vận chuyển Sau phục hồi lượng nước sau trình cô đặc sản phẩm thực tế gần dạng ban đầu Việc đặc có nhiều phương pháp khác như: phương pháp nhiệt ( bốc dụng môi); phương pháp lạnh (kết tinh dung môi dạng rắn); thẩm thấu nghịch Mỗi phương pháp có đặc trưng, ưu điểm riêng Tuy nhiên sản phẩm dạng lỏng có thành phần dễ bị biến đổi tác dụng nhiệt như:dung dịch nước ép trái giàu sinh tố phương pháp đặc kết tinh (cơ đặc lạnh) tối ưu Lí thuyết đặc: 10 Công suất khuấy gạt đá động cơ: lấy Nđc= 10.Nk Ở thiết bị kết tinh 1: Nđc =4,19 kW Ở thiết bị kết tinh 2: Nđc = 0,4197 kW Kích thước trục khuấy Tính momen xoắn: Mx = Trong đó: Nđc cơng suất động cơ, kw; n: số vòng quay cánh khuấy,vg/ph Thiết bị kết tinh 1: Mx1= = 83363,54 Nm Thiết bị kết tinh 2: Mx2= = 22267,42 Nm Momen uốn: Mu= Trong : Mx momen xoắn, Nm; Nc: Tổng số cánh ; chọn Nc = cánh Nf = 0,8rk = 0,4dk Khi : Ở thiết bị kết tinh : Mu1=86981,99 Nm Ở thiết bị kết tinh : Mu2= 23233,95Nm Momen tương đương : Mtđ= Suy : Mtđ1 = = 113039,7Nm Mtđ2 = = 30194,3 Nm Đường kính trục khuấy : Chọn vật liệu chế tạo trục khuấy thép không rỉ Điều kiện bền cho trục khuấy chịu uốn xoắn đồng thời : [] => d Trong : dtr/dng : tỷ số đường kính trục khuấy, mm Chọn = 2/3 []= 140.106 N/m2 Khi : Tại thiết bị kết tinh : d1 = 0,216 m Chọn đường kính ngồi 0,22m đường kính 0,15m Tại thiết bị kết tinh : d2 = 0,139 m 46 Chọn đường kính ngồi 0,15m đường kính 0,1m Chiều dài trục khuấy cunagx chiều cao tính từ phần phía bề mặt truyền nhiệt đến nắp thiết bị Chọn L= 2,5-0,35= 2,15 m Bề mặt dày cánh khuấy chọn 5mm II TÍNH CHÂN ĐỠ VÀ BÍCH NỐI CHO THIẾT BỊ Tính tải trọng thiết bị Tải trọng thiết bị tính dựa điều kiện vận hành thiết bị Bao gồm: Khối lượng thiết bị: Mtb = Mthân + Mđáy + Mnắp + Mvỏ Mthân = DT.H.S= 3,14.7900.1,2.1,8.0,01 = 535,81 kg Mđáy = Mnắp=1,01.137=138,4 kg Mvỏ = Dng.Hv.S= 3,14.7900.1,3.1,739.0,005 = 280,4 kg  Mtb = 535,81 + 138,4.2 + 280,4 = 1093,01 kg Khối lượng dung dịch tính theo thùng ( để đảm bảo an tồn ta chọn dung dịch có khối lượng riêng lớn hơn) Mdd = Vdd.= 2,08.1105,51 = 2299,46kg Khối lượng trục khuấy, động phần khác cảu thiết bị lấy 5% khối lượng thiết bị Tải trọng toàn thiết bị M = 1,1.( Mtb+ Mdd) = 1,1 (1093,01 + 2299,46) = 3731,72kg Tính chọn chân đỡ thiết bị Chọn số chân đỡ => Tải trọng tác dụng lên chân 923,5 kg 0,91.104 N Chọn chân đỡ loại IV kiểu II – 1,0 (theo [3],tr436) Bề mặt đỡ: 0,32 m2 tải trọng cho phép chân: G= 1.104N L=210 mm B1=180 mm H= 300 mm B= 150 mm B2=245 mm h=160 mm s =14 mm l = 75 mm d= 23 mm DT/A= 1200/420 mm 47 Tính chọn mặt bích Chọn bích liền thép kiểu ( [3], tập 2,bảng XIII.27,tr417) để nối đáy nắp thiết bị với thân Các thơng số kích thước Kích thước nối: D = 1340 mm; Db = 1290mm; DT = 1260mm; Do = 1213 mm Bulong: db = M20 mm; Z = 32 mm Kiểu bích (1): h = 25mm PHẦN VII: TÍNH TỐN ĐƯỜNG ỐNG CHỌN THIẾT BỊ PHỤ I TÍNH TỐN ĐƯỜNG ỐNG DẪN DỊCH Tính chọn ống nhập liệu tháo liệu Ống nhập liệu Vì trình sản xuất theo phương pháp gián đoạn nên không quan tâm đến việc cung cấp nguyên liệu liên tục vào bồn kết tinh mà tính tốn để chọn đường ống dựa sở tính kinh tế đảm bảo cho thời gian nhập liệu phù hợp khơng làm ảnh hưởng tới chu trình sản xuất nhà máy Thời gian nhập liệu cần thiết 30 phút Thể tích chứa thùng kết tinh: Vdd= 2,08 m3 Lưu lượng nhập liệu: G1 = = 1,2 kg/s G2 = = 1,28kg/s Đường kính ống dẫn cần thiết là: Thiết bị kết tinh 1: d1== 0.0391 m  Chọn đường kính di = 40mm ; đường kính ngồi do=45mm( theo tiêu chuẩn ống thép sử dụng cho ống nước)  Tính lại vận tốc dịng chảy = 0, 956m/s Thiết bị kết tinh 2: d2 = = 0,0384 m  Chọn đường kính di = 40mm ; đường kính ngồi =45mm( theo tiêu chuẩn ống thép sử dụng cho ống nước)  Vận tốc dòng chảy là: = 0,864m/s 48 Ống tháo liệu Ống tháo liệu cần đủ lớn đề tháo toàn sản phầm khỏi thùng kết tinh trình tháo liệu phải nhanh đề tinh thể kết tinh không bị kết thành khối gây càn trờ cho trình tháo liệu Chọn ống tháo liệu có kích thước: Di = 100mm; Do = 108 mm Chọn bơm II.1 Bơm dịch ép từ bồn cao vị lên thùng kết tinh Dung dịch sau làm lạnh sơ chứa bồn cao vị, sau bơm vào 10 thùng kết tinh 1, sau chất lỏng tiếp tục bơm vào thùng kết tinh Vị trí bồn cao vị được đặt vị trí cho mực chất lỏng bồn cách mực chất lỏng thùng 2,5 m Chọn loại bơm ly tâm để bơm dịch ép ban đầu Vì nồng độ dịch ép ban đầu 12% nên ta chọn bơm loại bơm nước Tồng sô bơm 10 bơm cho10 thùng kết tinh, bơm cho thùng kết tinh Lưu lượng vào thùng: G1 = 1,2.3600/999,7 = 4,32m3/h; G2 = 1,28 3600/1105,51 = 4,168 m3/h Tính cột áp cho bơm Chuẩn sô Re1 = = 31154; Re2 = 16405 Trong đó: : vận tốc dịng chảy, m/s ; 1=2= 0,864 m/s D: đường kính ống dẫn liệu, m; d1= d2 = 0,04 m : khối lượng riêng độ nhớt dịch nhập liệu; tra bảng Hệ số tổn thất theo chiều dài ống chế độ chảy rối = = 0,0234; = = 0,0275; Hệ số tổn thất cục ( ống dẫn gồm cút 90o, van) =4.0,5 + 4,9 = 6,9 Cột áp bơm: H = Z1+ Trong đó: Z1 = 2,5 m; L = 6,5m; v1 = v2; Z2 = 3m ; L= m; v1 = v2; 49 H1 = 2,5+0+0+(0,0234 = 2,998 mH2O H2 = 3+0+0+(0,0275 = 3,433mH2O Chọn bơm li tâm ( chế tạo Nga) mã hiệu 1,5K-6b ([21],bảng 10-tr.349) Năng suất: 9,4 m3/s; Cột áp: 1,16 bar 11,8 mH2O; Hiệu suất:= 49 % Công suất trục N = 0,6 kW Tồng số bơm cần 14 bơm II.2 Bơm dịch ép lên bồn cao vị Số thùng cao vị chọn là: thùng Thể tích thùng là: V = = 6,93 m3 Kích thước bồn cao vị: Bồn hình trụ, đáy nón: chọn H = 1800mm; h = 300mm V= m3 => D = 1,8m 1800 100 1800 300 Thời gian cần thiết để bơm 30 phút => Năng suất bơm là: Q = m3/h Chọn đường kính ống dẫn là: di = 80,5mm; do= 88,5 mm; Fi= 50,8.10-2 mm2 Vận tốc: = 0,53 m/s Chuẩn số Re= = 38460,1 => = = 0,022 Hệ số tổn thất cục bộ: =6 Cột áp bơm: 50 Giả sử chiều cao từ thiết bị trao đổi nhiệt làm lạnh sơ đến bồn chứa 4m, chiều dài ống 6m H = 4+0+0+(0,022 = 4,11 mH2O Chọn bơm kiểu 1,5K-6a số bơm bơm II TÍNH TỐN ĐƯỜNG ỐNG CHO HỆ THỐNG LẠNH Tính tốn đường ống dẫn Đường kính ống dẫn: di = di: đường kính ống dẫn, m; Vtt: lưu lượng tác nhân lạnh NH3, m3/s tốc độ dòng chảy ống, m/s; Chọn = 20m/s dựa vào bảng10-1([17],tr 346) Với hệ thống lạnh cho kết tinh 1: di1 = = 0,08689 m Với hệ thống lạnh cho kết tinh 1: di2 = = 0,068 m  Chọn ống thép tiêu chuẩn cho máy lạnh amoniac theo bảng 10-2 ([17], trang 345) - di1 = 82mm; da1 = 89mm; Fi1 = 52,8.10-2 mm2 ; khối lượng m ống : 7,38 kg di2 = 50mm; da2 = 57mm; Fi1 = 19,6.10-2 mm2 ; khối lượng m ống : 4,62 kg Tính tốn ống dẫn lỏng Tính ống dẫn lỏng khỏi thiết bị ngưng tụ Khối lượng NH3 tổng: m1= 0,2772 kg/s Khối lượng riêng NH3 lỏng dẫn từ thiết bị ngưng tụ: = 579,5 kg/m3 Lưu lượng thẻ tích lỏng qua thiết bị ngưng tụ: V1 = = 4,78.10-4 m3/s Chọn vận tốc lỏng : Đường kính ống dẫn lỏng: di = = = 0,020 m Chọn ống thép có: Di = 20 mm; Da = 22 mm; Fi = 2,53.10-2 mm2 Khối lượng 1m ống 0,986 kg Tính ống dẫn lỏng khỏi thiết bị ngưng tụ Khối lượng NH3 tổng: m2 = 0,1247 kg/s Khối lượng riêng NH3 lỏng dẫn từ thiết bị ngưng tụ: = 579,5 kg/m3 51 Lưu lượng thẻ tích lỏng qua thiết bị ngưng tụ: V2 = = 2,15.10-4 m3/s Chọn vận tốc lỏng: Đường kính ống dẫn lỏng: di = = = 0,01 m Chọn ống thép có: Di = 10 mm; Da = 14 mm; Fi = 1,54.10-2 mm2 Khối lượng 1m ống 0,789 kg Đường ống dẫn lỏng vào thiết bị kết tinh 1: Lưu lượng thể tích NH3 cho thùng kết tinh : V= 4,78.10-4/10 = 4,78.10-5 m3/s Chọn vận tốc lỏng: Đường kính ống dẫn lỏng: d = = 0,008 m Chọn ống thép có: Di = 10 mm; Da = 14 mm; Fi = 1,54.10-2 mm2 Khối lượng m ống 0,789 kg Đường ống dẫn lỏng vào thiết bị kết tinh 2: Lưu lượng thể tích NH3 cho thùng kết tinh : V = 2,15.10-4/3 = 5,375.10-5 m3/s Chọn vận tốc lỏng: Đường kính ống dẫn lỏng: d = = 0,0083 m Chọn ống thép có: Di = 10 mm; Da = 14 mm; Fi = 1,54.10-2 mm2 Khối lượng 1m ống 0,789 kg Tính lại vận tốc : m/s PHẦN VIII: TÍNH TỐN GIÁ THÀNH THIẾT BỊ CHÍNH I GIÁ THÀNH VẬT TƯ CHO MỘT THÙNG KẾT TINH Khối lượng thiết bị ( xem phần tính tải trọng thiết vị, phần 6, phần II, I ) * Khối lượng thùng Mthùng = Mthân + M đáy + Mnắp + Mvỏ = 1093.01 kg 52 * Khối lượng chi tiết phụ ( cánh khuấy, trục khuấy, chân đỡ,…) Trục : Mtrục =.L.ρthép = 2,15.7900 = 345,51 kg Cánh khuấy : Mkhung = Mdao cạo + Mcánh + Mgân trợ lực Mdao cạo = 2.S.L.B.ρthép = 2.0,005.1,6.0,1.7900 = 12,6 kg Mcánh = 6.0,488.0,1.0,005.7900 = 11,6 kg Mgân trợ lực = 0,005.7900 = 3,4 kg => Mkhung =12,6 + 11,6 + 3,4 = 27,6 kg * Khối lượng chân đỡ Mchân đỡ ≈ 4.(S.L.B +2.S.H.B + F.S’).ρ = 4.(0,014.0,21.0,15+2.0,014.0,3.0,15+0,0211.0,01)*7900 = 60,4 kg Thể tích vật liệu cách nhiệt : Vcách nhiệt =.(1,492 – 1,312)*1,712 = 0,678 ( m3 ) * 1.1 Chi phí mua vật tư Bảng 13 – Tính chi phí mua vật liệu chế tạo thùng kết tinh Chi tiết Vật liệu chế tạo X18H10T X18H10T X18H10T CT3 X18H10T Thân Đáy Nắp Vỏ Trục khuấy, cánh khuấy Chân đỡ CT3 Lớp cách Bơng thuỷ nhiệt tinh Tổng chi phí Khối lượng Kg Kg Kg Kg Kg Đơn giá 103 VNĐ 50 50 50 50 50 535,8 138,4 138,4 280,4 379,8 Thành tiền, 103 VNĐ 26790 6920 6920 2804 18990 Kg m3 50 50 60,4 0,678 3020 2034 Đơn vị tính 67478 1.2 Giá thành thiết bị Tiền cơng chế tạo thiết kế thiết bị lấy 200% tiền vật tư Giá thành thùng = Tiền vật tư + Tiền thiết kế, chế tạo = 3* 67378 = 202348 triệu đồng II GIÁ THÀNH HỆ THỐNG THIẾT BỊ (THIẾT BỊ CHÍNH VÀ PHỤ): ST T Bảng 14 – Tổng kết giá thành hệ thống thiết bị cô đặc kết tinh Tên thiết bị/ Thông số kỹ Đơn vị Đơn giá Số Thành chi tiết thuật tính 10 lượng tiền 103 53 đồng 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 Thùng thiết 1200mmx2500m Thùng 202.434 bị m Bình ngưng KTT-90 Bình 200.000 tụ Bình ngưng KTT-20 Bình 75.000 tụ Máy nén N6WB Cái 129.600 Máy nén N4WA Cái 39.300 Tháp giải FRK-90 Cái 192.000 nhiệt Van tiết lưu Cái 50 Ống dẫn 80x3,5mm M 15 Ống dẫn 50x3,5mm M 15 Ống dẫn 20x2mm M 20 lỏng Ống dẫn 10x2mm M 15 lỏng Ống dẫn 45/40mm M 50 dịch vào Ống dẫn 108/100mm M 10 dịch Bơm li tâm 1,5K-6b Cái 5.600 Bơm li tâm 1,5K-6a Cái 8.400 Van Inox 31 50mm Cái 100 Cút thép 31 50mm Cái Bu lông, ốc Bộ Ốc, vít Bộ Lưu lượng Cái 1.000 kế Nhiệt kế Cái 50 thủy ngân Tổng chi phí: Các chi phí phát sinh ( lấy 10% tổng chi phí): Tổng giá thành hệ thống thiết bị: đồng 14 2.834.076 200.000 75.000 1 129.000 39.300 192.000 10 500 10 150 10 150 10 200 26 390 40 2.000 15 150 10 12 24 100 40 56.000 25.200 1.200 192 500 200 12 12.000 12 600 3.569.408 569.408 4.038.816 Vậy tổng giá thành dây chuyền đặc kết tinh ước tính là: 4.038.816.000 đồng 54 PHẦN IX: KẾT LUẬN VÀ ĐÁNH GIÁ I ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT CỦA THIẾT BỊ: Nguyên lý hoạt động hệ thống thiết bị Thiết bị thực q trình đặc dung dịch nước ép nho tươi phương pháp kết tinh dung môi với suất thành phẩm 3500 tấn/năm Thiết bị hoạt động gián đoạn theo giai đoạn sau: 55 Giai đoạn làm lạnh sơ dịch ép ban đầu có nồng độ 12% chất khô: tiến hành dựa trình trao đổi nhiệt chuyển pha (1) nước đá ( lấy từ trình kết tinh) với dịch ép ban đầu Giai đoạn cô đặc dịch ép thiết bị kết tinh cấp 1: đây,dịch ép làm lạnh tới nhiệt độ -5 oC nhiệt độ mà nồng độ dung dịch sau kết tinh phần nước đá đạt 25% Thiết bị kết tinh dạng vỏ áo (4) có đường kính 1200mm chiều cao 2,5m làm lạnh tác nhân NH3 Sau đạt đến nồng độ cần thiết ta tiến hành tháo liệu hỗn hợp huyền phù dịch ép – tinh thể đá nhanh chóng đưa thiết bị ly tâm (5) nằm ngang thao bã tự động dao cạo Sau trình phân riêng, dịch ép bơm vào thiết bị kết tinh cấp (6) Giai đoạn cô đặc dịch ép thiết bị kết tinh cấp tiến hành tương tự q trình kết tinh cấp Khi đó, dung dịch làm lạnh đến -10 oC nồng độ 55% Bên cạnh đó, tinh thể đá sau tách rửa sơ chuyển nhanh đến trao đổi nhiệt để làm lạnh sơ dịch ban đầu Ngoài để phục vụ cho cấp kết tinh ta trang bị hệ thống máy lạnh cấp ( hệ thống dùng cho cấp kết tinh) bao gồm máy nén lạnh (8), bình ngưng tụ (9), bồn chứa cao áp (10) cho tác nhân lạnh NH3 bốc vỏ thiết bị Đánh giá hiệu hoạt động hệ thống thiết bị: Thiết bị hoạt động hệ thống gián đoạn, trình thực đơn giản Thiết bị thiết kế đáp ứng suất thành phẩm đề (3500 tấn/ năm) Hiệu suất cô đặc tương đối cao: 77,78% Tỷ lệ thất chất khơ theo nước rửa thấp: 3,76% ( so với lượng chất khô ban đầu) Giá thành thiết bị 356,9 triệu đồng chấp nhận Tuy nhiên chi phí cho lượng cho thiết bị không nhỏ:450,75kW để đảm bảo suất đề ra, ta sử dụng hệ thống nhiều thiết bị dẫn đến chi phí đầu tư cho hệ thống cao II ĐÁNH GIÁ ƯU, NHƯỢC ĐIỂM VÀ HƯỚNG KHẮC PHỤC So sánh ưu nhược điểm so với phương pháp cô đặc bốc Cơ đặc kết tinh dung mơi có loạt ưu điểm so với phương pháp khác, đặc biệt sản phẩm bền nhiệt chứa nhiều chát thơm Ở nhiệt độ thấp, phản ứng sinh học hóa sinh diễn yếu, khơng đáng kể, số thành phần dinh dưỡng nhạy cảm dịch ép se bị biến đổi Bên cạnh đó, cấu tử dễ bị bay cầu tử thơm đặc trưng bảo toàn nguyên vẹn Sản phẩm đạt dược chất 56 lượng cao giá trị dinh dưỡng lẫn cảm quan.Nước lầy từ kết tinh sử dụng vào chu trình sản xuất Tuy nhiên, việc đặc kết tinh dung mơi có vài nhược điểm so với giải pháp cô đặc bốc hao hụt chất khơ cao kèm với chi phí lường sở vật chất cho q trình đặc lớn Hệ thống thiết bị phức tạp, phụ thuộc nhiều vào điều kiện kinh tế ( máy móc, thiết bị, mặt hàng sản xuất, vốn đầu tư…)của nhà sản xuất Nói tóm lại, ta phài thừa nhận thiết bị đặc kết tinh có chi phí đầu tư đầu tư sản xuất cao so với phương pháp bốc tăng tổn thất chất khơ, làm tăng giá thành sản phẩm sản phẩm quý Vì việc tìm giải pháp công nghệ nhằm giảm thiểu nhược điểm cần thiết Một số giải pháp công nghệ để hạn chế nhược điểm phương pháp Để đạt suất cần thiết ta tiến hành q trình đặc kết tinh liên tục.Điều làm giảm thiểu thời gian làm việc quy trình sản xuất, mà đồng thời cịn giúp nhà sản xuất giảm chi phí đầu tư cho thiết bị, nhân cơng bào trì hệ thống thiết bị Một giải pháp khác đặt để hạn chế tổn thất chất khô theo nước đá việc dùng sơ đồ kết tinh gồm cấp kết tinh sơ cấp dinh dưỡng kết hợp thiết bi kết tinh kiểu thùng có khuấy đảo Khi q trình xảy điều kiện dung dịch vận chuyển khuấy đảo liên tục Quá trình bao gồm giai đoạn sau: Huyền phù (K1 + M1) sau kết tinh sơ đưa vào thùng kết tinh – dưỡng tinh Tại đây, chúng khuấy đảo liên tục tinh thể tăng trưởng kích thước Khi tinh thể đạt kích thước cần thiết (K2) đưa vào cột tách – lọc – rửa tinh thể đóng vai trị thiết bị phân riêng Khi đó, dung dịch có lẫn tinh thể có kích thước nhỏ tách riêng đưa vào hòa trộn với thùng chứa nước ép nguyên liệu ban đầu lại thiết bị kết tinh sơ bộ, cịn tinh thể có kích thước lớn giữ lại rửa nước lạnh Nước đá tan chảy phần đưa vào trao đổi nhiệt để làm lạnh sơ dịch ép ban đầu (thiết bị tan chảy nước đá) Có thể thêm máy ly tâm để tách biệt dung dịch khỏi bề mặt nước đá để giảm hàm lượng chất tan tinh thể từ 4% đến 1% III KẾT LUẬN Sự phát triển kỹ thuật cô đặc kết tinh nước, hoàn thiện phương pháp kết tinh phân riêng hệ lỏng rắn, việc sử dụng trình kết tinh nhiều bậc kết hợp 57 với phương pháp tách nước khác làm cho chất lượng sản phẩm ngày nâng cao mà giá thành sản xuất chấp nhận 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Tập thể Tác giả Bộ mơn Máy Thiết bị - Khoa cơng nghệ Hóa học Dầu khí – Trường Đại học Bách Khoa – Đại học Quốc gia TP HCM, “Tài liệu hướng dẫn Thiết kế đồ án mơn học Q trình & Thiết bị” [2] Phạm Văn Bơn – Nguyễn Đình Thọ, “Quá trình Thiết bị CNHH & TP – Tập 5: Quá trình Thiết bị Truyền nhiệt” Nhà xuất Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh [3] “Sổ tay Q trình Thiết bị Cơng nghệ Hóa chất – Tập 1&2”, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Hà Nội, 2004 [4] Phạm Văn Bôn (Sưu tầm biên tập) “Sổ tay dẫn nhiệt không ổn định – Thông số nhiệt lý Thực phẩm Ngun liệu” [5] Phạm Văn Bơn, “Q trình Thiết bị Cơng nghệ Hóa học Thực phẩm – Tập 5, – Truyền nhiệt không ổn định”, Nhà xuất Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh, 2004 [6] Phạm Văn Bơn, “Q trình Thiết bị Cơng nghệ Hóa học Thực phẩm – Bài tập Truyền nhiệt”, Nhà xuất Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh, 2004 [7] Trần Đức Ba, Phạm Văn Bôn, Trần Thu Hà, Hồ Đắc Lộc, Choumak I.G, Chepurhenco V.P., Parkhaladze E.G., “Công nghệ lạnh nhiệt đới”, Nhà xuất Nơng nghiệp, 1996 [8] Nguyễn Bin “Tính tốn q trình & Thiết bị Cơng nghệ Hóa chất Thực phẩm – Tập 1&2” Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 2004 [9] Nguyễn Bin “Các q trình & Thiết bị Cơng nghệ Hóa chất Thực phẩm – Tập 1, 2, 3&4” Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội [10] Đào Văn Lượng, “Nhiệt động Hóa học”, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 2002 [11] Hồ Lê Viên, “Thiết kế tính tốn chi tiết thiết bị hòa chất”, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, 1978 [12] Trần Minh Tâm, “Các q trình Cơng nghệ chế biến Nông sản thực phẩm”, Nhà xuất nơng nghiệp, 1998 [13] Nguyễn Văn Tiếp, Qch Đình, Ngô Mỹ Văn, “Kỹ thuật sản xuất đồ hộp, rau quả” Nhà xuất Thanh Niên, 2000 59 [14] Nguyễn Đức Lợi, Phạm Văn Tùy, “Mơi chất lạnh – Tính chất vật lý, an toàn, nhiệt động, bảng đồ thị môi chất lạnh chất tải lạnh”, Nhà xuất Giáo Dục, 1998 [15] Đinh Văn Thuận, Võ Chí Chính, “Hệ thống Máy Thiết bị lạnh”, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, 2006 [16] Tập thể tác giả, Bộ môn Máy Thiết bị Trường Đại học Bách Khoa – Đại học Quốc gia TP HCM, “Bảng tra cứu – Quá trình học – Truyền nhiệt – truyền khối”, Nhà xuất Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh, 2004 [17] Nguyễn Đức Lợi, “Hướng dẫn tính tốn hệ thống lạnh”, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, 2005 [18] Hồ Lê Viên, “Cơ sở tính tốn máy hóa chất thực phẩm”, Đại học Bách khoa Hà Nội, 1997 [19] Trần Hùng Dũng, Nguyễn Văn Lục, Vũ Bá Minh, Hoàng Minh Nam, “Các q trình thiết bị Cơng nghệ Hóa chất Thực phẩm – Tập 1: Các trình Cơ học – Quyển 2: Phân riêng khí động, lực ly tâm, bơm quạt, máy nén, tính hệ thống đường ống”, Nhà xuất Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh, 2005 [20] Bộ Y tế - Viện dinh dưỡng, “Bảng nhu cầu dinh dưỡng khuyến nghị cho người Việt Nam”, Nhà xuất Y học, 2005 [21] Nguyễn Văn Lụa, “Các trình thiết bị cơng nghệ hóa học thực phẩm, Tập – Các trình thiết bị học, Quyển 1: Khuấy – Lắng lọc”, Nhà xuất Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh, 2005 60 ... tư kỹ thuật mức II Giới thiệu quy trình cơng nghệ sản xuất sản phẩm nước nho cô đặc Giới thiệu công nghệ cô đặc nước trái nói chung Kĩ thuật đặc có từ lâu ứng dụng nhiều cơng nghệ hóa chất đặc. .. VỀ NHO VÀ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT SẢN PHẨM NƯỚC NHO CÔ ĐẶC .6 I Tổng quan nho Nguồn gốc Phân loại II Giới thiệu quy trình cơng nghệ sản xuất sản phẩm nước nho. .. thiết Trong trình thực đồ án chúng em biết việc thiết kế hệ thống thiết bị phục vụ cho nhiệm vụ kỹ thuật yêu cầu thiếu kỹ sư cơng nghệ thực phẩm Do để trở thành người kỹ sư thực thụ cần phải