ĐỒ án THIẾT kế hệ THỐNG sản XUẤT rượu VANG TRẮNG từ NHO với QUY mô 500KGMẺ BẰNG PHƯƠNG PHÁP lên MEN

BỘ CÔNG THƯƠNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI ĐỒ ÁN MƠN HỌC CHUN NGÀNH CƠNG NGHỆ HĨA HỮU CƠ THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẢN XUẤT RƯỢU VANG TRẮNG TỪ NHO VỚI QUY MÔ 500KG/MẺ BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN Sinh viên thực hiện: Lê Đức Anh - Hóa 3–K13 Khoa: Cơng nghệ Hóa Người hướng dẫn: TS LÊ THẾ HOÀI Hà Nội, 12/2021 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat MỤC LỤC: CHƯƠNG Sản phẩm rượu vang nho: 1.1 1.1.1 1.1.2 1.1.3 1.1.4 1.2 Nguyên liệu sản xuất vang nho: 1.2.1 1.2.2 1.2.3 1.2.4 1.2.5 1.2.6 CHƯƠNG 2.1 Quy trình sản xuất rượu vang trắng 2.1.1 2.1.2 2.2 Cân vật chất: 2.2.1 2.2.2 vang trắng: CHƯƠNG TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat 3.1.1 3.1.2 3.1.3 3.1.4 3.1.5 3.1.6 3.1.7 3.1.8 3.1.9 3.1.10 Tai treo thiết bị phản ứng Tài liệu tham khảo TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat DANH MỤC HÌNH ẢNH Hinh 2-1: Sơ đồ cơng nghệ quy trình sản xuất rượu vang trắng .18 Hinh 3-1Mặt bích 39 Hinh 3-2: Cơ cấu cánh khuấy mỏ neo 41 Hinh 3-3 Cơ cấu cánh khuấy 45 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat DANH MỤC BẢNG BIỂU: Bảng 1-1Thành phần hóa học rượu vang: Bảng 1-2: Hàm lượng vitamin nước nho rượu vang nho {theo Laphon-Lapourcade) Bảng 1-3: tiêu cảm quan rượu vang .9 Bảng 1-4: Điểm đánh giá chất lượng rượu vang theo TCVM 3215-79 Bảng 1-5: Quy định đánh giá mức chất lượng rượu vang 10 Bảng 1-6: Chỉ tiêu hóa học rượu vang 11 Bảng 1-7: Giới hạn hàm lượng nặng 11 Bảng 1-8: Chỉ tiêu vi sinh vật rượu vang 11 Bảng 1-9: Thành phần hóa học 100gam nho 13 Bảng 1-10: Thành phần nho 13 Bảng 1-11: Thành phần hóa học thị 14 Bảng 1-12: Thành phần % acid tự liên kết theo pH .15 Bảng 1-13: Chỉ tiêu chất lượng đường RE .15 Bảng 1-14: tiêu chất lượng nước uống .17 Bảng 2-1: yêu cầu nguyên liệu sản xuất rượu vang trắng .27 Bảng 2-2: Tổn thất trình dối với sản xuất rượu vang trắng 27 Bảng 2-3 Bảng tính cân vật chất cho 500kg nguyên liệu .32 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat LỜI MỞ ĐẦU Ngày mức sống người ngày nâng cao nhu cầu tiêu dùng ngày tăng nhanh mạnh mẽ qua năm Đối mặt với điều yêu cầu vô khắt khe mặt thẩm mỹ, hương vị, chất liệu tạo thành, Điều làm nhà máy doanh nghiệp ngày phải mở rộng quy mô, đổi dựa yêu cầu khách hàng Từ lâu thức uống truyền thống dân tộc ta rượu đế, rượu cần Nhưng đến ngày hòa nhập với quốc gia giới làm cho vị người Việt có đổi mới, hịa hợp thức uống với cách phong phú Một số thức uống quan tâm rượu vang trắng Rượu vang trắng đáp ứng nhu cầu vị giác cách tinh tế nhẹ nhàng thực khách khác Điều lại thuận lợi cho nước ta nguồn nơng phẩm dồi dào, nguồn ngun liệu để sản xuất rượu vang Ở đây, em chọn đề tài: “Tính tốn thiết kế dây truyền sản xuất rượu vang trắng với quy mô 500kg/mẻ” TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat LỜI CÁM ƠN Đề tài hoàn thành trường Đại học Công nghiệp Hà Nội dẫn dắt giáo viên mơn khoa Cơng Nghệ Hóa Với lịng kính trọng biết ơn sâu sắc, em xin trân thành gửi lời cám ơn đến TS Lê Thế Hoài PGS.TS Nguyễn Thế Hữu hướng dẫn tạo điều kiện thuận lợi cho em có hội hồn thành mơn học Đồ án mơn hoc chun ngành cơng nghệ hóa hữu học kỳ vừa qua Em xin cám ơn toàn giảng viên khoa hóa nhiệt tình giúp đỡ thắc mắc em trình học thực hành trường Cuối e xin cám ơn gia đình bạn bè giúp đỡ ủng hộ suốt thời gian thực môn học vừa qua Hà Nội, tháng 12 năm 2021 Ký tên TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Sản phẩm rượu vang nho: 1.1.1 Giới thiệu rượu vang nho: Rượu thức uống có cồn có từ lâu giới Mỗi loại rượu đặc chưng quy trình cơng nghệ ngun liệu khác Rượu vang nho sản phẩm trình lên men dịch ép trái nho, khơng qua chưng cất Rượu vang nho đồ uống khai vị bữa tiệc, cịn có tác dụng tốt với sức khỏe như: uống rượu vang 1-2 ly/ngày giúp tiêu hóa tốt hơn, ăn ngon miệng hơn, giảm nguy bệnh tim, bệnh thiếu máu, bệnh hen, ngừa ung thư tuyến tiền liệt (theo Health Day) Rượu vang sản xuất với sản lượng lớn số nước: Pháp trung bình sản xuất 123 lít/người/năm; Nga có 2000 nhà máy rượu vang sản xuất 1-1,5 triệu lít/ngày Theo hiệp hội Bia, rượu-nước giải khát Việt Nam, có 15 nhà máy, sở sản xuất, đóng chai rượu vang tồn quốc, với tổng sản lượng khoảng triệu lít/năm Nhà máy Ladofood Lâm Đồng-Đà Lạt, vang Việt Thái Hà Nội sở sản xuất rượu vang chất lượng, uy tín có suất tập trung nước 1.1.2 Phân loại rượu vang nho Có nhiều loại rượu vang nho có nhiều phương pháp phân loại sản phẩm, mặt cơng nghệ, ta phân loại rượu vang nho thành nhóm lớn: vang có gas (CO2) vang khơng có gas Nhóm rượu vang nho khơng có gas: − Vang phổ thơng: khơng bổ sung ethanol quy trình sản xuất TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat − Vang cao độ: có bổ sung ethanol q trình sản xuất Nhóm rượu vang có gas: − Rượu vang có gas tự nhiên: CO2 sinh giữ lại trình lên men phụ − Rượu vang có gas nhân tạo: có nạp thêm CO2 vào sản phẩm Tại Việt Nam sản xuất phổ biến nhóm rượu vang nho phổ thơng, nhóm gồm loại: rượu vang trắng rượu vang đỏ Rượu vang trắng sản phẩm trình lên men dịch nho tách bã Dịch sau lên men mang lắng tàng trữ Người ta thường sử dụng nho xanh để lên men vang trắng Rượu vang đỏ sản phẩm trình lên men dịch nho đỏ, có lẫn xác Trong xác nho đỏ có nhiều tanin, chất màu, chất trích ly vào dịch trình lên men Tùy vào màu sắc độ chát vang sản phẩm, người ta tiến hành q trình trích ly chất màu chất chát, nhờ rượu vang đỏ cịn gọi rượu chát, có màu đặc trung, vị chát nhiều mức phẩm cấp chất lượng khác 1.1.3 Thành phần hóa học rượu vang Thành phần học rượu vang phức tạp, thay đổi đáng kể tùy thuộc vào thành phần nguyên liệu, thiêt bị, quy trình kỹ thuật sản xuất Bảng 1-1 Thành phần hóa học rượu vang: Thành phần Rượu etylic, % Rượu bậc cao, mg/L Đường, % Glycerol, % Resveratrol, µg/g Aldehyde, ppm TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Lấy chiều dày thiết bị phản ứng S = 2mm 3.1.6 Xác định chiều dày đáy Như tính phần thân thiết bị: áp suất P = 108645,2 (N / m2) [ σ ]=139.106 N / m2 [σ] Xét k φh P = Nên ta bỏ qua P mẫu số Suy S= S= S - C = 1,23 (mm) < 10 mm tăng thêm cho hệ số hao mịn C lên 2mm Do S = 1,23 + + 1,6 = 4,83 mm ≅ (mm) Tóm lại nắp đáy thiết bị phản ứng là: loại đáy nắp elip có gờ Thể tích đáy V đ = π ¿)^2 hd Trong đó: V đ D đ đường kính đáy (m) h đ chiều cao đáy , thể tích đáy m3 h đ = 0,16 (m) 40 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Suy V đ = 3,14 (0,73 ) 0,16 = 0,067 (m3) Tra [9- tr 384] khối lượng đáy nắp 30,2(kg) 3.1.7 Mặt bích Hình 3-2Mặt bích Áp suất Py = 106 (N / m2 ¿ Bu lông: db = M43 z = 56 (số bu lông cần dùng) h=45 (mm) 3.1.8 Cánh khuấy, động cánh khuấy Khuấy trộn môi trường lỏng thường sử dụng rộng rãi mơi trường hóa chất, thực phẩm để tạo dung dịch huyền phù, nhũ tương, để tăng cường trình truyền nhiệt, chuyển khối, phản ứng hóa học v.v… 41 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Người ta khuấy trộn chất lỏng khí, khí nén (sục khí) tiết lưu hay tuần hoàn chất lỏng Phạm vi ứng dụng vài loại cách khuấy (khuấy trộn khí) sau: Cánh khuấy mái chèo: để khuấy trộn chất lỏng có độ nhớt nhỏ, thường dùng để hịa tan chất rắn có khối lượng riêng khơng lớn Cánh khuấy chân vịt: Dùng để điều chế huyền phù, nhũ tương Loại cánh khuấy dùng không thích hợp chất lỏng có độ nhớt cao khuấy trộn hỗn hợp, pha rắn có khối lượng riêng lơn Cánh khuấy tua bin: Loại dùng để khuấy chất lỏng có độ nhớt cao (μ=5.105 cP) để điều chế huyền phù mịn, để hòa tan nhanh chất rắn để khuấy trộn chất lỏng lắng cặn có nồng độ pha rắn 80% Cánh khuấy đặc biệt: Dùng trường hợp dùng loại cánh khuấy Loại dùng để khuấy bùn nhão chất lỏng có độ nhớt cao Đặc trưng trình khuấy trộn cường độ khuấy lượng tiêu tốn Trong thực tế đánh giá máy khuấy người ta thường ý yếu tố sau đây: + Chọn cánh khuấy + Thời gian khuấy + Công suất tiêu tốn + Số vòng quay + Độ nhớt bề mặt truyền nhiệt 42 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Trong phạm vi đồ án này, độ nhớt hỗn hợp khơng lớn, ta chọn cánh khuấy hình mỏ neo hay cách khuấy hình chữ u cho thiết bị phản ứng Cấu tạo cánh khuấy mỏ neo biểu diễn hình đây: Hình 3-3: Cơ cấu cánh khuấy mỏ neo Trong đó: D – Đường kính thiết bị phản ứng (m) d - Đường kính cánh khuấy (m) b – Chiều rộng cánh khuấy (m) h – Khoảng cách từ biên cánh khuấy đến phía thiết bị phản ứng (m) Ht – Chiều cao hai ngang cánh khuấy (m) Hnc – Chiều cao mực chất lỏng (m) 43 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Hkh – Chiều cao cánh khuấy (m) de – Đường kính ngồi trục cánh khuấy cánh khuấy (m) Tra tài liệu [T.C] có: Hnc = 80%.H = 0,8 1,5 = 1,2(m) Hkh = 0.56.H = 0,56 1,5 = 0,84(m) h = (mm) = 100 (mm) = 0,1 (m) dM = D – HM= 0,8 – 0,1 = 0,6 (m) ht = 0,5 (m) b = 100 (mm) = 0,1 (m) s = 20 (mm) = 0,02 (m) d = 100 (mm) Độ nhớt hỗn hợp lấy gần độ nhớt nước 200C Tra [8- tr105] μ = 1,005 10-3 ( N.s/ m2) Đặc trưng môi trường khuấy thiết bị phản ứng : độ nhớt = 1,005 10-3 (N.s/ m2) , khối lượng riêng ρ = 1000 (kg/m3) tra mạng [8-tr750] : Số vịng quay cánh khuấy n = 0,6 vịng/s Cơng suất cánh khuấy N = 4(kw) 3.1.9 Công suất động Công suất mở máy: mở máy cần có cơng để thắng lực qn tính lực ma sát người ta biểu thị cơng suất mở máy: 44 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Nc = Ng + Nm [ST-tr747] Trong đó: Nm = N cơng suất tiêu tốn q trình làm việc xác định trên, công suất dùng để thắng lực ma sát Tương tự cách xác định N người ta tính Ng theo cơng thức Ng = k.d5.n3.p Thay giá trị Nm Ng vào cơng thức Nc ta Trong hệ số lấy 1,5 Người ta dựa vào Nc để chọn động điện Công suất động điện xác định theo công thức: Nđc = N c n Trong đó: n hiệu suất (khả truyền lực từ động sang cánh khuấy) thường chọn n = 0,6 : 0,7 Vậy công suất động Nđc = ( 1,5)/0,7 = 8,57 (kw) Theo [8- 747] tính số vịng quay thực tế: n =n tt ¿ (d d ) ¿ tt Trong đó: ntt số vịng quay thực tế động nlt số vòng quay lý thuyết động 45 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat d¿ tỷ số đường kính lý thuyết đường kính thực tế cánh dtt khuấy có giá trị từ – d Chọn ¿ = dtt Suy ntt = 0,6 (5)2/3 = 1,75 (vòng / s) Căn vào công suất động ta chọn hệ dẫn động nhãn hiệu có tiêu biểu thị hình vẽ sau: d(mm) 100 H(mm) 2000 Hình 3-4 Cơ cấu cánh khuấy 46 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat 3.1.10 Tai treo thiết bị phản ứng Thiết bị hóa chất dạng thùng, tháp, nồi phản ứng hay thiết bị chứa có sức nặng lớn thân có vật liệu chứa bên Do nắp đặt cấu chúng phải chịu ứng suất uốn, cắt lớn phải chịu rung động làm việc Để giữ thiết bị sử dụng chân đỡ, tai treo Đối với tai treo có ưu điểm gọn nhẹ, không làm vướng cấu khác, phân bố tải trọng đều, giá thành rẻ Để xác định kích thước tai treo phù hợp, ta phải tính tải trọng cần đỡ Gọi m = mth + mđ + mn + mvo + mkh + mbo + mngl + mbs Trong đó: mth khối lượng thân thiết bị phản ứng (kg) mđ khối lượng đáy thiết bị phản ứng (kg) mn khối lượng nắp thiết bị phản ứng (kg) mvo khối lượng vỏ chứa nước bão hòa (kg) mkh khối lượng thoài cấu khuấy (kg) mbo khối lượng phần bảo ôn (kg) mngl khối lượng nguyên liệu (kg) mbs khối lượng bổ sung (như: khối lượng tai treo, bulong, bích, ) (kg) Khối lượng vỏ thân thiết bị phản ứng tính theo cơng thức: [6-tr14] 47 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Trong đó: + V thể tích vỏ hình trụ tính bằng: + Dn đường kính ngồi thiết bị phản ứng (m) + Dt đường kính thiết bị phản ứng (m) Khối lượng riêng thép IX13, Tra [12-tr 313] ρ kg =7,7.103 ( m ) Vậy khối lượng thân thiết bị phản ứng là: m th=7,7.10 π 2 ( 0,802 −0,8 ) 1,3 mth ≈ 26( kg) Tính khối lượng vỏ chứa nước nóng: mvo Thiết bị khơng cần lớp bảo ơn nên mvo=0 kg Tính mkh Chọn vật liệu làm cánh khuấy giống vật liệu làm thiết bị phản ứng thép khơng gỉ ký hiệu IX13 có khối lượng riêng pth = 7,7 103 (kg/m3) + Tính khối lượng ngang Số ngang n = Hkh ht + b Trong Hkb chiều cao cánh khuấy = 0,728(m) ht khoảng cách hai ngang cánh khuấy = 0,5(m) b Chiều dài thiết diện cắt ngang ngang = 0,1 (m) 48 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat n = 0,84 : ( 0,5 + 0,1) = 1,4 (thanh) Số ngang dùng phân dư bù cho phần đáy cánh khuấy Chiều dài I = dM -2b = 0,6 – 0,1 = 0,4(m) Khối lượng ngang; mlkh = 1.b.s.l.pth = 1.0,1.0,02 0,4 7,7 103 = 6,16(kg) + Tính khối lượng dọc m2kh Coi khung gần với hình chữ nhật m2kh = 2.b.s Hkh pth = 2.0,1.0,02.0,728.7,7 103 = 22,42(kg) + Tính khối lượng trục m3kh : Chiều dài trục lấy chiều cao thiết bị phản ứng = 1,3 (m) Đường kính trục d = 100(mm) = 0,1 (m) Vậy khối lượng trục khuấy m3kh = 14 π d H pth = (0,12 ) 1,3.7,7.10 = 19,64(kg) Tính khối lượng nguyên liệu thiết bị phản ứng; Tổng thể tích dịch nho cho vào thùng lên men 395,56 lít, có 2% dịch nấm men 0,0451kg đường saccharose Ta coi dịch nấm men khối lượng đường khơng đáng kể tính theo khối lượng riêng nho khoảng 1000 kg/m3 m nl=395,56.1=395,56 kg Vậy tổng khối lượng toàn tháp là: m = mth + mđ + mn + mvỏ + mkh + mbo + mng.l + mbs 49 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat m = 26+6,16+22,42+19,64+395,56=469,78 lấy tròn 470kg Chọn tai treo loại chịu tải trọng tai treo 0,25.104 (N) có bề mặt đỡ F = 57.10-4 m2 , tải trọng cho phép lên bề mặt đỡ q = 0,44.106 [12-tr438] Tra [12-tr438] thông số tai treo sau: L = 90(mm) B = 65(mm) B1 = 75(mm) H = 140(mm) S = ****(mm) L = 35(mm) Khối lượng tai treo kg Chu kì lên men tank lên men kéo dài 10 ngày Do lượng tank lên men cần dùng 12 tank Trong 10 tank hoạt động tank dự trữ 50 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat TÀI LIỆU THAM KHẢO Bùi Ái (2005), Công nghệ lên men ứng dụng công nghệ thực phẩm, Nhà xuất Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh, 235 trang Vũ Công Hậu (2007), Làm rượu vang trái gia đình, Nhà xuất nông nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh, 110 trang Vũ Công Hậu cộng (2001), Cây nho, Nhà xuất công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh, 23 trang Nguyễn Đức Lợi – Phạm Văn Tùy (2002), Máy thiết bị lạnh, Nhà xuất giáo dục, 291 trang Nguyễn Đức Lượng (2007), Công nghệ vi sinh – Tập – Thực phẩm lên men truyền thống, Nhà xuất đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh, 207 trang Nguyễn Đức Lượng – Phạm Minh Tâm (2001), Vệ sinh an toàn thực phẩm, Nhà xuất Đại học Quốc gia thành phố Hồ Chí Minh, 327 trang Nguyễn Văn Thoa – Quánh Dónh – Nguyễn Văn Tiếp (2000), Công nghệ sau thu hoạch chế biến rau Tiêu Hồng Thúy - Quản Văn Thịnh, Sổ tay thiết bị ngành công nghệ lên men Ngô Thị Hồng Thư (1989), Kiểm nghiệm thực phẩm cảm quan Nhà xuất Khoa học kỹ thuật 10.Lê Ngọc Tú – Nguyễn Chúc (1975), Men công nghệ thực phẩm, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật 51 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat 11.Nguyễn Văn Việt cộng (2007), Nấm men bia ứng dụng, Nhà xuất Nông nghiệp Hà Nội, 103 trang 12.Các tác giả (1992), Sổ tay trình thiết bị (Tập 1, 2), Nhà xuất Khoa học kỹ thuật Hà Nội 13.Trần Thanh Vương (2004), Luận văn tốt nghiệp Đại học – Thiết kế nhà máy sản xuất rượu vang nho suất 20 triệu lít/năm 14 http://www.google.com.vn 52 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat ... nhat CHƯƠNG CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT RƯỢU VANG NHO 2.1 Quy trình sản xuất rượu vang trắng 2.1.1 Sơ đồ quy trình cơng nghệ Hình 2-1: Sơ đồ cơng nghệ quy trìì̀nh sản xuất rượu vang trắng 20 TIEU LUAN... loại: rượu vang trắng rượu vang đỏ Rượu vang trắng sản phẩm trình lên men dịch nho tách bã Dịch sau lên men mang lắng tàng trữ Người ta thường sử dụng nho xanh để lên men vang trắng Rượu vang đỏ sản. .. loại rượu vang nho Có nhiều loại rượu vang nho có nhiều phương pháp phân loại sản phẩm, mặt cơng nghệ, ta phân loại rượu vang nho thành nhóm lớn: vang có gas (CO2) vang khơng có gas Nhóm rượu vang