ĐỒ án môn học THIẾT kế NHÀ máy CHẾ BIẾN NSTP THIẾT kế NHÀ máy CHẾ BIẾN TINH dầu sả CHANH

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ **************** ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ NHÀ MÁY CHẾ BIẾN NSTP THIẾT KẾ NHÀ MÁY CHẾ BIẾN TINH DẦU SẢ CHANH Giảng viên hướng dẫn: TS LÊ ANH ĐỨC Lớp: DH17CC Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2020 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ **************** ĐỒ ÁN MƠN HỌC THIẾT KẾ NHÀ MÁY CHẾ BIẾN NSTP THIẾT KẾ NHÀ MÁY CHẾ BIẾN TINH DẦU SẢ CHANH Giảng viên hướng dẫn: TS LÊ ANH ĐỨC Lớp: DH17CC Sinh viên thực MSSV THIẾT KẾ MÁY NGUYỄN HẢI VƯƠNG 17118143 MÁY HẤP LÊ MINH HIỆP 17118033 MÁY CẮT PHẠM LONG NHẬT 17118071 MÁY RỬA ĐỖ ĐẠI THẠCH 17118099 MÁY SẤY PHAN CHÍ LINH 17118054 MÁY PHÂN LY Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2020 MỤC LỤC ĐẶT VẤN ĐỀ .8 CHƯƠNG 1: 1.1 TỔNG QUAN Vài nét thị trường tinh dầu .9 1.1.1 Thị trường xuất tinh dầu giới 1.1.2 Thị trường nhập tinh dầu giới 10 1.1.3 Thị trường tinh dầu nội địa 10 1.2 GIỚI THIỆU VỀ CÂY SẢ, TINH DẦU SẢ .12 1.2.1 Giới thiệu sả 12 1.2.2 Quy trình sản xuất chưng cất tinh dầu sả 14 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ NHÀ MÁY/ MÁY .15 2.1 Địa điểm xây dựng nhà máy 15 2.2 Sơ đồ quy trình cơng nghệ chế biến 15 2.3 Thuyết minh quy trình .15 2.4 MÁY RỬA 17 2.4.1 Giới thiệu chung 17 2.4.2 Quá trình rửa sả 17 2.4.3 Cấu tạo nguyên lí hoạt động 17 2.4.4 Chọn động điện .19 2.4.5 Thiết kế hộp giảm tốc : 19 2.4.6 Chọn tỉ số truyền sơ 20 2.4.7 Chọn động điện : .20 2.4.8 Phân phối tỷ số truyền 20 2.4.9 Công suất động trục 21 2.4.10 Tốc độ quay trục .21 2.4.11 Tính moment xoắn trục 21 2.4.12 Đặc tính kỹ thuật 22 2.4.13 Thiết kế truyền đai thang 22 2.4.13.1 Số liệu ban đầu 22 2.4.13.2 Tính tốn thiết kế 22 2.4.14 Tính tốn trục 23 2.4.15 2.5 Tính tốn buồng rửa 24 Tính tốn đơng thiết bị Máy Thái Sả - Năng suất 300Kg/mẻ .27 2.5.1 Cấu tạo nguyên lí hoạt động 27 2.5.2 Cơ sở tính tốn .28 2.5.3 Thiết kế Truyền động đai 33 2.5.4 Tính tốn truyền .36 2.5.5 Tính tốn trục .40 2.5.6 Chế tạo Khung môt số phận khác : 44 2.6 MÁY SẤY 47 2.6.1 Vật liệu ẩm 47 2.6.2 Độ ẩm vật liệu 47 2.6.3 Các phương pháp sấy 48 2.6.4 Tính tốn q trình sấy: 50 2.6.5 Cân nhiệt cho trình sấy thực tế 56 2.6.6 Thiết bị hồi nhiệt .59 2.6.7 Chọn quạt 60 2.7 MÁY HẤP 61 2.7.1 Phương pháp chưng cất .61 2.7.2 TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ THIẾT BỊ 67 2.8 MÁY PHÂN LY 78 2.8.1 Phương pháp tách tinh dầu 78 2.8.2 Qúa trình làm mát tinh dầu 79 2.8.3 Tính tốn thiết kế phận thiết bị phân ly 79 CHƯƠNG 3: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ .85 3.1 Kết luận .85 3.2 Đề nghị 85 TÀI LIỆU THAM KHẢO .86 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Sản lượng tinh dầu xuất nước giới (tấn) Bảng 2.1 Thông số kỹ thuật 22 Bảng 2.2 Số liệu ban đầu 22 Bảng 2.3 Thông số đai 23 Bảng 2.4 Thông số đai thang loại A 31 Bảng 2.5 Các thông số truyền đai 34 Bảng 2.6 Vật liệu bánh 35 Bảng 2.7 Thông số trục .40 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Cây Sả 11 Hình 1.2 Sơ đồ quy trình sản xuất tinh dầu sả 13 Hình 1.3 Sơ đồ quy trình sản xuất tinh dầu sả 14 Hình 2.1 Sơ đồ quy trình sản xuất tinh dầu sả 15 Hình 2.2 Cấu tạo máy rửa 18 Hình 2.3 Lồng rửa .18 Hình 2.4 Sơ đồ hộp giảm tốc tải trọng 20 Hình 2.5 Sơ đồ bố trí vịi phun 25 Hình 2.6 Máy cắt Sả 27 Hình 2.7 Sơ đồ nguyên lý máy cắt .28 Hình 2.8 Biểu đồ momen trục uốn 41 Hình 2.9 Khung máy 44 Hinh 2.10 Lưỡi dao sau chế tạo 45 Hinh 2.11 Tấm kê dao .45 Hinh 2.12 Bộ phận cấp liệu vào 46 Hình 2.13 Đai 46 Hình 2.14 Bánh trụ 46 Hình 2.15 Bánh 47 Hình 2.16 Buồng sấy 49 Hình 2.17 Đồ thi T-S, P-i 49 Hình 2.18 Chu trình máy sấy 50 Hình 2.19 Khung 52 Hình 2.20 Đồ thị I-d 53 Hình 2.21 Cân nhiệt 57 Hình 2.22 Sơ đồ máy hấp 62 Hình 2.23 Chưng cất nước .64 Hình 2.24 Chưng cất nước khơng có nồi riêng 65 Hình 2.25 Chưng cất nước có nồi riêng .67 Hình 2.26 Nắp nồi .74 Hình 2.27 Vịi voi .75 Hình 2.28 Thiết bị ngưng tụ 78 Hình 2.29 Gioăng cao su chịu nhiệt 82 Hình 2.30 Gioăng cao su chịu dầu 83 Hình 2.31 Van khóa 84 Hình 2.32 Buồng lắng .85 Hình 3.33 Cấu tạo máy phân ly 87 ĐẶT VẤN ĐỀ Từ xa xưa cha ông ta biết sử dụng dược liệu, hương liệu triết suất từ loài cây, hoa… để làm đẹp, thuốc chữa bệnh, công dụng không tưởng chúng Việc sử dụng tinh dầu để làm đẹp, tạo hương thơm xu làm đa dạng sản phẩm nước hoa cao cấp thị trường, tạo hương thơm khác biệt hút, với việc sử dụng vật liệu có nguồn gốc tự nhiên mối quan tâm lớn người sử dụng, đặc biệt quốc gia lớn mạnh có kinh nghiệm lâu năm Pháp, Anh, Nga Trong nhiều năm gần thị trường tinh dầu người dân Việt Nam ta quan tâm có nhiều cơng ty đầu việc phát triển sản phẩm từ tinh dầu loại cây, hoa… Nhận thấy tiềm lớn thị trường tinh dầu cần phát triển sản phẩm tinh dầu thị trường nước Trong đồ án nhóm chúng em muốn nghiên cứu, thử nghiệm để sản xuất tinh dầu nói chung thử nghiệm sản phẩm tinh dầu xả nói riêng Mục đích lớn sâu tìm hiểu để cải thiện hiệu trình sản xuất sản phẩm tinh dầu số lượng lẫn chất lượng Dưới hướng dẫn TS Lê Anh Đức Đồ án em trình bày “THIẾT KẾ NHÀ MÁY CHẾ BIẾN TINH DẦU SẢ CHANH” CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Vài nét thị trường tinh dầu 1.1.1 Thị trường xuất tinh dầu giới Tinh dầu chất lỏng chiết suất từ thảo mộc có mùi thơm hay mùi hắc đặc trưng cho lồi mà ta chiết suất từ Những vị thuốc có tinh dầu ép hai tờ giấy để lại vết mờ, để lâu hay hơ nóng bay (lưu ý phân biệt với chất béo chất béo ép hai tờ giấy để lại vết mờ, để lâu hay hơ nóng vết mờ để lại hình dáng ban đầu) Hàng năm, toàn giới tiêu thụ hàng vạn nguyên liệu chứa tinh dầu Theo tài liệu GATT, hàng năm sản lượng tinh dầu sản xuất giới thay đổi từ 25000- 35000 Các nước Châu Á chiếm khoảng 28% Các nước Châu Âu chiếm khoảng 20% Các nước Bắc Mỹ chiếm khoảng 26%, Các nước NamMĩ chiếm khoảng 14% Các khu vực khác chiếm khoảng 12% Những nước cung cấp tinh dầu chủ yếutrên giới Bình quân hàng năm, đơn vị nghìn Bảng 1.1 Sản lượng tinh dầu xuất nước giới (tấn) Trung Quốc 3.350 Ấn Độ 3.065 Mĩ 2.400 Đài Loan 2.300 Inđônexia 2.400 Braxin 1.970 Malagas 1.000 Srilanca 450 Maroc 388 Paragoay 316 Ai Cập 300 Pê Ru 150 Thái Lan 100 Việt Nam (1990 đến nay) 650 Tổng Cộng 18839 Như vậy, mức tiêu dùng cung cấp tinh dầu nước giới tương đối lớn có khả đem lại thu nhập cao cho kinh tế quốc dân 1.1.2 Thị trường nhập tinh dầu giới Một số dược liệu để chiết suất tinh dầu khơng thích nghi với khí hậu số nước giới, nên nước không sản xuất tinh dầu phải nhập số lượng lớn tinh dầu để phục vụ cho nhu cầu phát triển kinh tế nước nhập gia công để tái xuất sản phẩm chiết từ tinh dầu Những nước nhập tinh dầu chủ yếu Mĩ, Anh, Pháp, Hà Lan, Nhật Bản số nước châu Âu khác Trên giới nhiều nước nhập tinh dầu Trung Quốc, Braxin Hàng năm, Mĩ nhập khoảng 20 mặt hàng tinh dầu loại Những nước công nghiệp phát triển Đức, Anh, Pháp, Nhật Bản nhập tinh dầu hàng năm với số lượng giá trị lớn Tuỳ theo tình hình phát triển cơng nghiệp nhu cầu mà nước nhập loại tinh dầu với số lượng khác để phục vụ cho kinh tế Ví dụ:  Mĩ: ˗ Tiêu dùng sả từ 476 /năm (1983) tăng lên 853 /năm (1992) ˗ Tiêu dùng hồi từ 28 /năm (1983) tăng lên 54 /năm (1992) ˗ Tiêu dùng tràm từ 271 /năm tăng lên 392 / năm ˗ Tiêu dùng xá xị bình quân 200 /năm  Pháp: ˗ Tiêu dùng sả từ 250 /năm (1983) giảm 240 tấn/năm (1992) ˗ Tiêu dùng bạc hà từ 677 /năm tăng lên 985 /năm ˗ Tiêu dùng tràm từ 444tấn /năm tăng lên 721 / năm 1.1.3 Thị trường tinh dầu nội địa Ở Việt Nam tinh dầu sản xuất chủ yếu dành cho xuất khẩu, tiêu dung nước không đáng kể Để thực chủ trương nhà nước: gắn sản xuất với thị trường giới nhằm giảm bớt khâu trung gian làm cho hàng hoá Việt Nam thích ứng với thị trường giới Các doanh nghiệp Nhà nước, doanh nghiệp tư nhân nhà sản xuất ý đến việc sản xuất thu mua xuất tinh dầu Một số doanh nghiệp chuyên kinh doanh hàng tinh dầu cạnh tranh gay gắt việc xuất mặt hàng Lượng tinh dầu nước tăng lên không đáng kể số người phép xuất lớn nên xảy tình trạng cạnh tranh để thu mua tinh dầu làm cho giá tinh dầu nước ổn định Mặt khác, có tình trạng cạnh tranh dẫn đến tình trạng người sản xuất không ý tới chất lượng sản phẩm mà Thời gian gần đây, có tình trạng khan tinh dầu xả nên chưa đến ngày ý đến số lượng sản phẩm thu hoạch họ cắt để chưng cất tinh dầu, kết hàm lượng tinh dầu đạt 28 đến 30 % Citronella mà đáng tinh dầu xả xuất phải đạt hàm lượng 35% Do vậy, dẫn đến tượng lộn xộn chất lượng giá bán làm giảm uy tín tinh dầu Việt Nam thị trường giới gây thiệt hại cho người kinh doanh người sản xuất Cạnh tranh việc tạo nguồn hàng cung ứng hàng tinh dầu xuất gay gắt, việc cạnh tranh mua bán dẫn đến cung cấp hàng chất lượng Hàng xuất chưa đáp ứng nhu cầu khách hàng nước Sở dĩ, việc tạo nguồn hàng xuất non yếu yếu tố đảm bảo sống cho người sản xuất tinh dầu cịn thấp, sách giá cho hợp lý Cuộc sống du canh du cư nguyên nhân tàn phá trồng để chiết suất tinh dầu Việc cung ứng tinh dầu xuất tư thương nắm giữ chủ yếu thông qua doanh nghiệp nhà nước mua lại sản phẩm xuất uỷ thác, cạnh tranh người mua với người mua, người bán với người bán diễn gay gắt Bên cạnh xuất cạnh tranh không lành mạnh nhà xuất nước đẩy giá tinh dầu nội địa lên cao Mặt khác, nhà doanh nghiệp xuất tinh dầu lại tranh chào bán cho khách hàng nước dẫn đến thương nhân nước ngồi có điều kiện ép giá tinh dầu xuất ta Ngoài cơng ty nước ngồi cịn sử dụng người Việt Nam làm mơi giới đại lý Vì xâm nhập thị trường tinh dầu Việt Nam khách nước ngày tinh vi hơn, cạnh tranh ngày trở nên khốc liệt Sự cạnh tranh nước xuất tinh dầu ảnh hưởng lớn đến khả xâm nhập thị trường giới tinh dầu nước ta Chính nguyên nhân dẫn đến kim ngạch xuất tinh dầu hang năm Việt Nam chưa cao Khối lượng tinh dầu sản xuất xuất Việt Nam chiếm tỉ trọng nhỏ so với lượng tinh dầu sản xuất xuất giới Vì vậy, tình hình thay đổi giá cả, khối lượng tinh dầu Việt Nam thị trường tinh dầu giới không ảnh hưởng đến tình hình chung thị trường Hay nói cách khác Việt Nam nước chấp nhận giá xuất tinh dầu nước đặc điểm nước xuất với khối lượng nhỏ Điều mở hướng phát triển cho ngành tinh dầu Việt Nam Nếu biết tận dụng khai thác tốt lợi có sẵn, tổ chức tất hoạt động sản xuất kinh doanh tranh thủ diều kiện có lợi có khả 10 phải làm thêm phận lắng bụi riêng, trước hỗn hợp vào thiết bị ngưng tụ Bởi nguyên liệu chưng cất sả làm héo, cắt nhỏ nên có bụi bẩn bay lên, ta cần làm lưới chắn bụi 2.7.2.5.4 Vịi voi Hình 2.27 Vịi voi Link: https://maythucphamkag.com/ Vòi voi phần thân nồi nhằm nối liền nắp nồi với thiết bị ngưng tụ, vịi voi cần phải có kích thước tương ứng cho hỗn hợp bay không vị trở lực lớn, khơng làm giảm tốc độ chưng cất Vịi voi cần phải có cấu tạo cho dung dịch lỏng thiết bị khơng qua để vào ống dẫn tới thiết bị ngưng tụ Vì vậy, vịi voi thường có độ dốc định, nghiêng về phía thiết bị ngưng tụ, thường dao động tự 1° đến 3° Đường kính vịi voi nhỏ dần để dễ dàng, vịi voi khơng nên dài 1,5 – 3m Nếu nhắn hỗn hợp bay ngưng tụ đột ngột gân nên áp suất dư, ảnh hưởng tới tình chưng cất, dài hỗn hợp bay ta chậm, ảnh hưởng tới tốc độ chưng cất 2.7.2.5.5 Đáy thiết bị Đáy thiết bị trụ tròn, mặt phẳng đáy thẳng để dễ dàng đặt lên bếp gia nhiệt 2.7.2.5.6 Giỏ đựng nguyên liệu Bộ phận đựng nguyên liệu đáp ứng yêu cầu sau: ˗ Đưa nguyên liệu vào lấy nguyên liệu thuận tiện ˗ Trong trình chưng cất diện tích tiếp xúc nước nguyên liệu phải cao ˗ Để đáp ứng yêu cầu trên, chọn thiết bị chứa dạng giỏ dạng lưới với kích thước lỗ 3mm, có móc treo để lấy nguyên liệu mội cách thuận tiện Chọn giỏ hình trụ có đường kính 0,9m; chiều cao 0,6 m 2.7.2.5.7 Vật liệu làm thiết bị chưng cất Vật liệu để làm nồi chưng cất tinh dầu thường dùng loại sắt thép đặc biệt Một số xí nghiệp chưng cất thủ công, chưng cất gỗ lâm nghiệp, làm nồi cất gỗ, xi măng,…, loại nguyên liệu đơn giản, rẻ, dễ tìm kiếm nguyên vật liệu, dễ bị hỏng, phải sửa chữa liên tục, dễ xảy tai nạn chưng cất với áp suất lớn Ngoài ra, thiết bị chưng cất thường dùng chưng cất loại nguyên liệu Nguyên liệu gỗ nói chung dễ hấp thụ tinh dầu, sau muốn khử mùi khó khăn lựa chọn nguyên vật liệu dùng để làm nồi chưng cất cần phải ý đến giá thành, khả tác dụng kim loại tinh dầu, tinh dầu cịn có nhiều axit hữu cơ, làm cho thành phần thiết bị dễ bị gỉ Nhìn chung, theo thực tế xác nhận tính theo mức độ không bền kim loại tinh dầu ta thấy sau: số chì, sắt, nhơm, đồng, thiếc, thiếc tương đối bền Các phần khác thiết bị bị oxi hóa khác Thường chỗ bề mặt nước, trực tiếp tác dụng ngưng tụ nhiều dễ bị oxi hóa Ví dụ phần thiết bị, cổ nồi vòi voi trường hợp chưng cất thủ cơng phận đáy nồi bị tác dụng nhiệt, chỗ nắp nồi chịu tác dụng lực nhiều, dễ bị gỉ mau hỏng Ngoài việc chống gỉ ta cần ý tới màu sắc tinh dầu tác dụng số muối kim loại với tinh dầu tạo thành, muối sắt cho màu nâu vàng, muối đồng cho màu xanh lục Xuất phát từ yêu cầu nêu trên, thiết bị chưng cất nên làm loại thép khơng gỉ SUS 304, loại thép ăn tồn cho thực phẩm, dược phẩm, đồng thời có tính bền, khả chịu mài mòn cao Inox 304 thể khả chống ăn mịn tuyệt vời tiếp xúc với nhiều loại hóa chất khác Inox 304 có khả chống gỉ hầu hết ứng dụng ngành kiến trúc, hầu hết mơi trường q trình chế biến thực phẩm dễ vệ sinh Ngồi ra, Inox 304 cịn thể khả chống ăn mịn ngành dệt nhuộm hầu hết Acid vô Inox 304 thể khả oxi hóa tốt nhiệt độ 870°C, tiếp tục thể lên đến nhiệt độ 925°C Trong trường hợp yêu cầu độ bền nhiệt cao, người ta yêu cầu vật liệu có hàm lượng carbon cao Inox 304 thể khả dẻo dai tuyệt vời hạ đến nhiệt độ khí hóa lỏng người ta tìm thấy ứng dụng nhiệt độ Giống loại thép dịng Austenitic, từ tính Inox 304 yếu khơng có Khả gia cơng Inox 304 có khả tạo hình tốt, dát mỏng mà khơng cần gia nhiệt Điều làm cho Inox độc quyền lĩnh vực sản xuất chi tiết Inox Ví dụ: chậu rửa, chảo, nồi… Ngồi ra, tính chất cịn làm cho Inox 304 ứng dụng làm dây thắng công nghiệp phương tiện ô tô, xe máy, xe đạp… Inox 304 thể khả hàn tuyệt vời, loại inox phù hợp với tất kỹ thuật hàn (trừ kỹ thuật hàn gió đá) Khả cắt gọt Inox 304 so với loại thép Carbon, gia công vật liệu máy cơng cụ, phải u cầu tốc độ quay thấp, quán tính lớn, dụng cụ cắt phải cứng, bén không quên dùng nước làm mát 2.7.2.5.8 Độ bền nồi chưng  Độ dày thân nồi chưng cất tính theo cơng thức tính giá trị bền hàn thân hình trụ sau: S= Trong đó: ˗ p: áp suất làm việc ˗ p1 : áp suất khí quyển, p1 = atm = 1.105 Pa ˗ p2 : áp suất phần nước thân thiết bị (khi sôi: nhiệt độ sôi 1000C p = 1,0132 atm) Suy p2 = 1,0132 atm ˗ D: đường kính thân thiết bị (D = m) ˗ [σ]: ứng suất bền (đối với thép không gỉ SUS 304, [σ]= 500.106 Pa [6]) ˗ C: đại lượng bổ sung, phụ thuộc vào độ ăn mòn dung sai chiều dày  Xác định đại lượng C theo công thức C = C1 + C2 + C3 (m) ˗ C1 - bổ sung ăn mòn, xuất phát từ điều kiện ăn mịn vật liệu mơi trường thời gian làm việc thiết bị Đối với vật liệu bền SUS 304 ta lấy 0,05 mm/năm, cho thời gian làm việc 20 năm Vậy lấy C1 = 0,05.20 = mm ˗ C2 - đại lượng bổ sung hao mịn cần tính đến trường hợp nguyên liệu chứa hạt rắn chuyển động với tốc độ lớn thiết bị Đại lượng thường chọn theo thực nghiệm Đối với trường hợp chưng cất nguyên liệu thực vật môi trường nước, đại lượng bỏ qua Vậy lấy C2=0 ˗ C3 - đại lượng bổ sung dung sai chiều dày, phụ thuộc vào chiều dày vật liệu Dối với vật liệu SUS 304 có chiều dày từ – 5mm, lấy C3 = 0,8 mm  Suy ra: C = C1 + C2 + C3 = 1+0+0,8 = 1,8 mm φ: hệ số làm yếu ( )  Vậy ta có độ dày thân nồi chưng cất là: S= = + 1,8.10-3 = 4,3mm Dựa theo tiêu chuẩn nồi chưng, chọn độ dày thiết bị chưng cất s = mm 2.7.2.6 Thiết bị ngưng tụ Hình 2.28 Thiết bị ngưng tụ Link: https://maythucphamkag.com/ Hỗn hợp nước – tinh dầu từ thiết bị chưng cất cho vào thiết bị làm lạnh nhằm mục đích ngưng tụ làm lạnh hỗn hợp nước chưng tới nhiệt độ cần thiết Các thông số biết ˗ Lượng tinh dầu thu sau trình chưng là: Gtinh dầu = 4,32 kg ˗ Lượng nước bay cần cho trình chưng là:Gnước = 220,32 kg ˗ Thời gian cho trình ngưng tụ 3h ˗ Lưu lượng cần ngưng tụ là: L = = 74,88 (kg/h) ˗ Nhiệt độ nước mát đầu vào 25°C ˗ Chọn nhiệt độ nước mát đầu 45°C ˗ Nhiệt độ dầu là: tH = 100oC ˗ Nhiệt độ dầu cuối giai đoạn làm lạnh: tK = 35oC 2.7.2.6.1 Nhiệt lượng để ngưng tụ tinh dầu-nước hoàn toàn lỏng Lượng nhiệt cần để làm ngưng tụ hỗn hợp nước tinh dầu bay lên là: Qnt = Gnước.rnước + Gtinh dầu rtinh dầu = 220,32.2258,36 + 4,32.288 = 498806 (KJ) Trong đó: ˗ Gtinh dầu, Gnước : Lượng tinh dầu lượng nước cất (Kg) ˗ cm : Nhiệt dung tinh dầu ˗ rnước: ẩn nhiệt hóa nước rnước = 2258,36 (KJ/Kg) ˗ rtinh dầu: ẩn nhiệt hóa tinh dầu rtinh dầu = 288 (KJ/Kg)  Vậy nhiệt lượng để ngưng tụ hỗn hợp tinh dầu – nước hoàn toàn thành lỏng: Qnt = 498806 (KJ) 2.7.2.6.2 Nhiệt lượng để làm lạnh hỗn hợp tinh dầu-nước Sau ngưng tụ thành dạng lỏng hỗn hợp tinh dầu – nước cần phải làm lạnh xuống nhiệt độ tối ưu để thuận tiện cho trình phân ly, tách anethol khỏi nước sau Ta làm lạnh hỗn hợp dịch ngưng tới tC = 35°C Vậy nhiệt lượng để làm lạnh hỗn hợp tinh dầu – nước xuống tC = 35°C là: Lượng nhiệt làm lạnh hỗn hợp là: Q2 = (Gnước + Gtinh dầu.Ctinh dầu).(TH-Tk) = (220,32 + 4,32.3020).(100-35) = 862337 (KJ) 2.7.2.6.3 Xác định bề mặt truyền nhiệt Để tính tốn diện tích cần thiết thiết bị làm lạnh (ngưng tụ) ta dụa vào định luật Niuton Furie Theo định luật này: “Lượng nhiệt truyền qua theo hướng thẳng vng góc với mặt phẳng thành ống thiết bị làm lạnh tỷ lệ thuận với diện tích làm lạnh F (m2) thành ống, với thời gian (Z) mà nhiệt lượng với chênh lệch nhiệt độ (Δt°C) hai thành ống hai phía” F= Trong đó: ˗ Qnt: Lượng nhiệt cần để ngưng tụ tinh dầu nước hoàn toàn thành lỏng ˗ F: diện tích truyền nhiệt (m2) ˗ Δt: Hiệu số nhiệt độ hai phía thành ống (0C) + tw = 850C + tf = 350C ˗ nt : Hệ số truyền nhiệt (W/m2.độ)  Qua ta có, bề mặt truyền nhiệt xác định: ˗ Chọn thiết bị ngưng tụ ống xoắn ruột già ˗ Ống truyền nhiệt làm đồng, d = 30mm, dtrong = 30 – 2.1 = 28 mm, độ dày δ = mm ˗ Đường kính vịng xoắn D = 500mm ˗ Chọn vận tốc nước ống: = 0,4 (m/s) ˗ Chọn Bước xoắn ống ruột gà: x = 150 mm ˗ Chiều dài vòng xoắn = 1,6 (m)  Như kích thước thiết bị ngưng tụ sau: ˗ Đường kính vịng xoắn D = 500mm ˗ Bước xoắn ống ruột gà : x = 150 mm ˗ Chiều dài vòng xoắn l = 1,6 m ˗ Số vòng xoắn ống xoắn ruột già n = 10 vòng ˗ Đường kính vỏ ngồi Dn = 580mm ˗ Chiều cao thiết bị ngưng tụ 800 mm 2.8 MÁY PHÂN LY 2.8.1 Phương pháp tách tinh dầu Sau trình chưng cất ta thu hỗn hợp gồm nước chưng tinh dầu thô trộn vào phần cặn Do muốn muốn thu tinh dầu ta phải tiếp tục phân ly Dung dịch lỏng sau ngưng tụ tách tinh dầu cách sau: - Phương pháp lắng: Bản chất phương pháp dựa vào khác tỷ trọng tinh dầu nước Tinh dầu để lắng thời gian, nhờ trọng lượng riêng khác nước lắng xuống tạo thành hai lớp tách dễ dàng - Phương pháp lọc: Phương pháp dựa tính thấm ướt chọn lọc chất lọc khác Khi người ta cho hỗn hợp thu chất dễ thấm nước, dễ giữ nước tách chúng khỏi tinh dầu Phương pháp đơn giản, đạt hiệu cao đồng thời có khả tách nước lẫn muối vấn đề khó phải lien tục thay màng lọc Sau lọc ta thu tinh dầu thương phẩm Tinh dầu thu cho vào lọ thủy tinh màu nâu có nắp kín bảo quản nhiệt độ độ ẩm thích hợp Tinh dầu sả khử có màu sáng, đóng chai bảo quản Ở 20 °C, khối lượng riêng nước 0,9982 g/ml Khối lượng riêng tinh dầu Sả 0,881 g/ml Ta nhận thấy, khối lượng riêng tinh dầu Sả nước không khác biệt lớn, dùng thiết bị phân ly theo nguyên lý li tâm hiệu khơng cao, gây lãng phí Ta biết, tinh dầu Sả không tan nước Tinh dầu Sả lẫn nước tác động vật lý, khơng cịn chịu tác động vật lý đó, tinh dầu Sả tách khỏi nước lên có khối lượng riêng nhiệt độ nhỏ nước(889< 1000) Như ta sử dụng thiết bị phân ly dạng lắng để tách tinh dầu Sả thô khỏi nước chưng Ta chọn thiết bị phân ly hình trụ đứng, đáy thiết bị có dạng hình nón Đáy hình nón có gắn ống thủy tinh để quan sát, rút tinh dầu Sả thơ khỏi thiết bị phân ly Phía có van để tháo tinh dầu Khối lượng hỗn hợp sau trình chưng cất = 4,32 (kg) 2.8.2 Qúa trình làm mát tinh dầu Sau ngưng tụ thành dạng lỏng hỗn hợp tinh dầu – nước cần phải làm lạnh xuống nhiệt độ tối ưu để thuận tiện cho trình phân ly, tách anethol khỏi nước sau Ta làm lạnh hỗn hợp dịch ngưng tới tC = 35°C Vậy nhiệt lượng để làm lạnh hỗn hợp tinh dầu – nước xuống tC = 35°C là: Lượng nhiệt làm lạnh hỗn hợp là: Q2 = (gb +gm.Cm).(TH-Tk) = (9,8 + 4,32.2000).(100-35) = 562237 (KJ) Trong gb,gm : Lượng nước lượng tinh dầu cất (Kg) cm : Nhiệt dung tinh dầu Nhiệt độ dầu là: tH = Nhiệt độ dầu cuối giai đoạn làm lạnh: tK = 2.8.3 Tính toán thiết kế phận thiết bị phân ly Q trình lắng tiến hành nhanh chóng thuận lơi, tránh tình trạng nguyên liệu bị giữ lâu buồng lắng làm ảnh hưởng đến chất lượng tinh dầu 2.8.3.1 Nắp thiết bị Để tránh tổn thất tinh dầu tạo điều kiện thuận lợi cho việc sử dụng, trình lắng cần phải thực thiết bị kín Nắp thiết bị có hình chóp chỏm cầu Nắp thiết bị đóng mở dễ dàng, kín Mối nối thiết bị nắp dùng đệm vặn bu lông; đệm tốt sợi amiang bện, trường hợp khơng có amiang dùng gioăng cao su Chọn nắp thiết bị có hình chỏm cầu gioăng cao su chịu nhiệt Trên nắp thiết bị có cửa nạp liệu để dẫn hỗn hợp tinh dầu nước chưng vào bể lắng Hình 2.29 Gioăng cao su chịu nhiệt Hình 2.30 Gioăng cao su chịu dầu 2.8.3.2 Thân thiết bị lặng Thân thiết bị có hình trụ đứng,với đường kính 1m Ta tích bng chứa ==0,98 () Với = 1.5 (kg) Khối lượng riêng tinh dầu là: 881* 0.5%=4,405 (kg) Vậy chiều cao thân thiết bị là: V=*h suy 0.34=*h Vậy h=1,25 (m) 2.8.3.4 Đáy thiết bị Chọn đáy thiết bị có hình nón có đường kính với thân nắp 2.8.3.5 Ống tinh dầu nước chưng Vì khối lượng tinh dầu nước chưng cân phân ly không nhiều nên đường kính ống khơng cân q lớn Tỉ lệ đường kính ống tinh dầu ống nước chưng ½ Ta chọn: đường kính ống tinh dầu là: Ø10 mm, đường kính ống thoát nước chưng là: Ø 20 mm để việc tháo nước chưng tinh dầu dễ dàng ta cần thêm van khóa ống Hình 2.31 Van khóa 2.8.3.6 Vật liệu làm thiết bị buồng lắng Vật liệu để làm buồng lắng tinh dầu thường dùng loại sắt thép đặc biệt Một số xí nghiệp chưng cất thủ công, chưng cất gỗ lâm nghiệp, làm nồi cất gỗ, xi măng, , loại nguyên liệu đơn giản, rẻ, dễ tìm kiếm nguyên vật liệu, dễ bị hỏng Nguyên liệu gỗ nói chung dễ hấp thụ tinh dầu, sau muốn khử mùi khó khăn lựa chọn nguyên vật liệu dùng để làm nồi chưng cất cần phải ý đến giá thành, khả tác dụng kim loại tinh dầu, tinh dầu cịn có nhiều axit hữu cơ, làm cho thành phần thiết bị dễ bị gỉ Nhìn chung, theo thực tế xác nhận tính theo mức độ khơng bền kim loại tinh dầu ta thấy sau: số chì, sắt, nhơm, đồng, thiếc, thiếc tương đối bền Các phần khác thiết bị bị oxi hóa khác Xuất phát từ yêu cầu nêu trên, thiết bị chưng cất nên làm loại thép không gỉ SUS 304, loại thép ăn toàn cho thực phẩm, dược phẩm, đồng thời có tính bền, khả chịu mài mòn cao Inox 304 thể khả chống ăn mịn tuyệt vời tiếp xúc với nhiều loại hóa chất khác Inox 304 có khả chống gỉ hầu hết ứng dụng ngành kiến trúc, hầu hết môi trường trình chế biến thực phẩm dễ vệ sinh Ngồi ra, Inox 304 cịn thể khả chống ăn mịn ngành dệt nhuộm hầu hết Acid vô Inox 304 thể khả oxi hóa tốt nhiệt độ 870°C, tiếp tục thể lên đến nhiệt độ 925 °C Trong trường hợp yêu cầu độ bền nhiệt cao, người ta yêu cầu vật liệu có hàm lượng carbon cao Inox 304 thể khả dẻo dai tuyệt vời hạ đến nhiệt độ khí hóa lỏng người ta tìm thấy ứng dụng nhiệt độ Giống loại thép dòng Austenitic, từ tính Inox 304 yếu khơng có Khả gia cơng Inox 304 có khả tạo hình tốt, dát mỏng mà không cần gia nhiệt Điều làm cho Inox độc quyền lĩnh vực sản xuất chi tiết Inox Ví dụ: chậu rửa, chảo, nồi.Inox 304 thể khả hàn tuyệt vời, loại inox phù hợp với tất kỹ thuật hàn (trừ kỹ thuật hàn gió đá) Khả cắt gọt Inox 304 so với loại thép Carbon, gia công vật liệu máy cơng cụ, phải u cầu tốc độ quay thấp, quán tính lớn, dụng cụ cắt phải cứng, bén khơng qn dùng nước làm mát Hình 2.32 Buồng lắng 2.8.3.7 Độ bền buồng lắng Độ dày thân nồi chưng cất tính theo cơng thức tính giá trị bền hàn thân hình trụ sau: S= Trong đó: ˗ p: áp suất làm việc ˗ p1 : áp suất khí quyển, p1 = atm = 1.105 Pa ˗ p2 : áp suất phần nước thân thiết bị Suy ra: ˗ D: đường kính thân thiết bị (D = m) ˗ [σ]: ứng suất bền (đối với thép không gỉ SUS 304, [σ]= 500.106 Pa [6]) ˗ C: đại lượng bổ sung, phụ thuộc vào độ ăn mòn dung sai chiều dày Xác định đại lượng C theo công thức C = C1 + C2 + C3 (m) ˗ C1 - bổ sung ăn mòn, xuất phát từ điều kiện ăn mòn vật liệu môi trường thời gian làm việc thiết bị Đối với vật liệu bền SUS 304 ta lấy 0,05 mm/năm, cho thời gian làm việc 20 năm Vậy lấy C1 = 0,05.20 = mm ˗ C2 - đại lượng bổ sung hao mịn cần tính đến trường hợp nguyên liệu chứa hạt rắn chuyển động với tốc độ lớn thiết bị Đại lượng thường chọn theo thực nghiệm Đối với trường hợp chưng cất nguyên liệu thực vật mơi trường nước, đại lượng bỏ qua Vậy lấy C2=0 ˗ C3 - đại lượng bổ sung dung sai chiều dày, phụ thuộc vào chiều dày vật liệu Dối với vật liệu SUS 304 có chiều dày từ – 5mm, lấy C3 = 0,5 mm  Suy ra: C = C1 + C2 + C3 = 1+0+0,5 = 1,5 ( mm ) φ: hệ số làm yếu ( )  Vậy ta có độ dày thân nồi chưng cất là: S= = + 1,5.10-3 = 3,68 ( mm ) Dựa theo tiêu chuẩn nồi chưng, chọn độ dày thiết bị chưng cất s = (mm.)  Nguyên lý hoạt động buồng lắng Hỗn hợp nước tinh dầu sau ngưng tự thiết bị ngưng tụ chảy theo ống dẫn xuống thiết bị phân ly Tại đây, tinh dầu lên thiết bị phân ly lấy cửa phía Nước ngưng sau thời gian đầy chảy ngồi theo cửa tháo phía đáy thiết bị Hỗn hợp nước chưng đưa vào nồi chưng cất lại để tận thu lượng tinh dầu Hình 3.33 Cấu tạo máy phân ly Trong đó: 1- Cửa nạp liệu hỗn hợp nước chưng tinh dầu 2- Nắp thiết bị buồng lắng 3- Gioăng cao su chịu nhiệt 4- Van thoát nước 5- Ống tinh dầu thơ 6- Thân buồng lắng 7- Giá đỡ buồng lắng 8- Ống thoát nước chưng CHƯƠNG 3: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 3.1 Kết luận Qua trình nghiên cứu em thu số kết sau đây: - Bằng phương pháp chưng cất lôi nước thu 4,32 kg tinh dầu Sả với 300 kg nguyên liệu ban đầu chiết vòng 3h - Đã nghiên cứu ảnh hưởng thời gian sau thu hoạch thời gian chiết tinh dầu thu được:  Hàm lượng tinh dầu Sả giảm dần theo thời gian sau thu hoạch  Thời gian chiết tối ưu 3h - Tinh dầu Sả thu có màu vàng nhẹ nước, có mùi thơm đặc trưng 3.2 Đề nghị Tinh dầu Sả thu phương pháp chưng cất lơi nước có hàm lượng citral cao, hợp chất quang trọng việc tổng hợp vitamin A Vì vậy, nhóm em nghĩ nên cần thiết có thêm đề tài nhằm phân lập citral nói riêng chất khác nói chung để tăng giá trị cho tinh dầu Sả TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Trịnh Chất – Lê Văn Uyển: Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí, tập Nhà xuất giáo dục, 2003 [2] Trịnh Chất – Lê Văn Uyển: Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí, tập -Nhà xuất giáo dục, 2003 [3] Nguyễn Như Nam – Trần Thị Thanh: Máy Gia công học Nông sản thực Phẩm [4] Trần Minh Vương - Nguyễn Thị Minh Thuận: Máy phục vụ thức ăn chăn ni [5] Hồng Văn Ngun: Chưng cất tinh dầu sả suất 288 kg nguyên liệu/mẻ [6] Nguyễn Tuấn Anh: Tính tốn thiết kế hệ thống chưng cất tinh dầu sả 50kg/mẻ [7] ThS Lê Quang Giảng: Bài giảng Truyền nhiệt thiết bị trao đổi nhiệt [8] Hồng Đình Tín – Bùi Hải: Bài tập Nhiệt động học kỹ thuật truyền nhiệt [9] PGS TS Lê Anh Đức: Kỹ thuật sấy ... DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ **************** ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ NHÀ MÁY CHẾ BIẾN NSTP THIẾT KẾ NHÀ MÁY CHẾ BIẾN TINH DẦU SẢ CHANH Giảng viên hướng dẫn:... tinh dầu nội địa 10 1.2 GIỚI THIỆU VỀ CÂY SẢ, TINH DẦU SẢ .12 1.2.1 Giới thiệu sả 12 1.2.2 Quy trình sản xuất chưng cất tinh dầu sả 14 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ NHÀ MÁY/ MÁY... phẩm tinh dầu số lượng lẫn chất lượng Dưới hướng dẫn TS Lê Anh Đức Đồ án em trình bày “THIẾT KẾ NHÀ MÁY CHẾ BIẾN TINH DẦU SẢ CHANH? ?? CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Vài nét thị trường tinh dầu 1.1.1 Thị