Quy trình sản xuất sữa hạt sen ứng dụng enzyme amylase

Theo TCVN thì sữa hạt sen được định nghĩa là sản phẩm sữa được chế biến từ dịch chiết của hạt sen, bột sen, hoặc hỗn hợp của chúng, có thể bổ sung phụ gia thực phẩm (bao gồm chất tạo hương) và các thành phần tùy chọn.

LẬP LUẬN KINH TẾ - KỸ THUẬT

Ý tưởng sản phẩm

Sữa hạt sen là một trong những thức uống bổ dưỡng, có công dụng tuyệt vời mà chị em nên biết Đặc biệt là giúp làn da trở nên sáng bóng, duy trì dáng vóc, chống lão hóa… Theo số liệu công bố trên tạp chí Dinh dưỡng của Mỹ cho rằng hạt sen giàu protein, kali, phốt pho, giảm lượng mỡ bão hòa, cholesterol xấu thấp Trong nghiên cứu, kết quả cho thấy cứ 100gr hạt sẽ chứa 350 calo, 65gr carbonhydrate, 17gr protein…

Ngoài ra, hạt sen là một trong những “thuốc” chữa bệnh mất ngủ, stress, suy nhược cơ thể Khi uống sữa hạt sen, bạn sẽ có giấc ngủ sâu hơn, tránh mệt mỏi sau những ngày dài học tập và làm việc

Mà hiện nay trên thị trường có rất nhiều sản phảm nước giải khát làm từ rau quả, trái cây, được người tiêu dùng ưa chuộng vì nó có nguồn gốc tự nhiên, có chứa nhiều chất dinh dưỡng cung cấp năng lượng và đảm bảo sức khỏe từ con người Xuất phát từ những tính chất tích cực và muốn nâng cao giá trị kinh tế từ Sen nên nhóm chúng tôi muốn thực hiện đề tài “Thiết kế nhà máy chế biến sữa hạt sen nhằm mang lại một sản phẩm mới có giá trị dinh dưỡng cao đồng thời góp phần đa dạng hóa các sản pharmar từ sen, sản phẩm Sữa hạt sen với quy mô Công Nghiệp sẽ có mặt trên thị trường, đánh dấu sự phát triển và mở ra hướng đi cho cây Sen

1.1.1 Vị trí địa lý Đà Nẵng nằm ở vị trí trung tâm của miền Trung Việt Nam, gần các thành phố lớn như Huế, Quảng Ngãi, Quảng Nam, và cách TP Hồ Chí Minh khoảng 1.000 km Đồng thời, Đà Nẵng cũng có một cảng nước sâu và một sân bay quốc tế, là điểm trung chuyển hàng hóa và giao thông quan trọng của khu vực Địa hình: Đà Nẵng nằm ở khu vực núi non và ven biển, với các đồi núi và dãy núi Hải Vân ở phía Bắc, phía Đông và Tây Bắc Phía Nam của thành phố là bờ biển biển Đông và sông Hàn chảy qua trung tâm thành phố

Giáp ranh: Thành phố Đà Nẵng giáp với tỉnh Quảng Nam về phía Tây và phía Nam, tỉnh Thừa Thiên-Huế về phía Bắc, Biển Đông về phía Đông

Hình 1.1: Bản đồ quy hoạch KCN Hoà Khánh mở rộng (Tính đến tháng 5/2020)[1]

1.1.2 Đặc điểm thiên nhiên Đà Nẵng là thành phố có diện tích khá nhỏ, nên các điều kiện tự nhiên về nhiệt độ, lượng mưa, độ ẩm trên địa bàn không có sự phân biệt rõ ràng

Mặt khác, các khu công nghiệp của thành phố đều tập trung ở khu vực đồng bằng Do đó, một số điều kiện tự nhiên của các KCN cũng là đặc điểm tự nhiên chung của cả thành phố

Nhiệt độ trung bình hàng năm khoảng 25,9°C

- Nhiệt độ trung bình các tháng nóng (tháng 5-8): 28-30°C

- Nhiệt độ trung bình các tháng lạnh (tháng 12-2): 18-23°C

- Biên nhiệt độ ngày đêm: 5-7°C

- Số giờ nắng trung bình trong năm: 2000 giờ/năm Độ ẩm trung bình là 83,4%

- Mùa mưa độ ẩm luôn trên 90%

- Độ ẩm thấp nhất vào tháng 6, 7: 76.67% - 77,33%

Lượng mưa trung bình hàng năm là 2.504 mm

- Lượng mưa cao nhất vào các tháng 10, 11: trung bình từ 550 - 1.000 mm/tháng

- Lượng mưa thấp nhất vào các tháng 1, 2, 3, 4: trung bình từ 23 - 40 mm/tháng

- Số ngày mưa trung bình năm là 130-140 ngày

Ngoài ảnh hưởng của gió biển hàng ngày, hàng năm khu vực này cũng chịu ảnh hưởng của cả hai luồng gió: mùa hè ảnh hưởng của gió mùa Tây Nam, mùa đông ảnh hưởng của gió mùa Đông Bắc Trong mùa bão, tốc độ gió vùng gần tâm bão có thể đạt

1.1.3 Vị trí đặt nhà máy

Từ những nguyên tắc trên, sau quá trình nghiên cứu tôi chọn địa điểm xây dựng nhà máy chế biến sữa tại Khu Công Nghiệp Hòa Khánh - thành phố Đà Nẵng Lý do Đà Nẵng là một thành phố lớn tiêu thụ sữa bậc nhất miền trung và là cầu nối giữa hai miền Nam Bắc Hơn nữa, chính quyền thành phố đang có những chính sách ưu đãi rất thiết thực cho các nhà đầu tư cả về giá đất và các điều kiện khác

Nhà máy xây dựng tại đây sẽ được hưởng các điều kiện thuận lợi như: giao thông vân tải, cấp thoát nước, năng lượng và nguồn nhân lực

Giao thông vận tải của nhà máy khá thuận lợi, thuộc loại bậc nhất miền trung Nhà máy nằm gần các tuyến đường giao thông lớn như Quốc lộ 1A, đường cao tốc Hồ Chí Minh, đường sắt Bắc Nam, cảng biển Tiên Sa giúp tiện lợi cho việc vận chuyển nguyên liệu và sản phẩm, giảm chi phí vận chuyển

Nhà máy chế biến sữa cần một lượng nước lớn do vậy nước sẽ được cung cấp từ nhà máy nước của khu công nghiệp Ngoài ra nguồn nước còn được lấy từ các giếng khoang và được xử lí đạt yêu cầu của nước thủy cục

Nước thải của nhà máy sau khi được xử lí sẽ được thải ra ngoài

Nhà máy sử dụng mạng lưới điện cùng với mạng lưới điện của khu công nghiệp với điện áp 220/380V Để đề phòng mất điện, nhà máy sử dụng thêm máy phát điện dự phòng

Thành phố Đà Nẵng là một thành phố đông dân cư tập trung nhiều trường đại học, cao đẳng và trung học chuyên nghiệp Đây là nguồn nhân lực dồi dào cho nhà máy Ngoài ra nhà máy còn thu hút thêm các cán bộ lành nghề có nhiều kinh nghiệm

Nhà máy hợp tác với các nhà máy khác nằm trong khu công nghiệp như công ty nhựa, công ty bao bì, nhà máy khí nén, nhà máy xử lí nước, nhà máy bia, để cùng chung phát triển cơ sở hạ tầng, điện, nước nhằm giảm thiểu chi phí vốn đầu tư

Ngoài ra nhà máy còn liên kết với các dự án nuôi bò sữa của nông dân vùng lân cận để dần dần hình thành nguồn nguyên liệu chính cho nhà máy sau này, thay thế dần nguồn nguyên liệu sữa bột nhập ngoại của nước ngoài Đây là điều đáng và nên làm trong tương lai

Chính quyền địa phương luôn ưu tiên đầu tư phát triển khu công nghiệp Hòa Khánh, Đà Nẵng, cùng với đó là các chính sách hỗ trợ đối với doanh nghiệp đầu tư tại đây Điều này sẽ giúp cho doanh nghiệp tiết kiệm được chi phí đầu tư ban đầu

CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

Quy trình sản xuất nước

Hình 3.1 Sơ đồ quy trình xử lý nước

Thuyết minh quy trình xử lý nước

Mục đích: dùng cát, sạn để loại bỏ các chất lơ lửng không hòa tan trong nước, các chất cặn, tạp chất có kích thước lớn như sỏi, cát, các sinh vật vật phù du sống trong nước,…

Tiến hành: để loại bỏ các tạp chất này, người ta thường sử dụng cột lọc đa cấp, trong đó các lớp vật liệu lọc được xếp chồng lên nhau như than Anthracite, cát silica, đá Garnet sỏi,

Thiết bị: Thiết bị lọc đa cấp

Lọc cacbon hoạt tính Lọc Ultra Lọc RO

Hình 3.2: Nguyên lý cấu tạo thiết bị lọc cát

Mục đích: than hoạt tính được dùng chủ yếu để lọc nước và khử các chất hữu cơ hòa tan trong nước Đặc tính hấp phụ cao nên than hoạt tính được dùng trong xử lý nước với mục đích: khử các chất bẩn, làm sạch vết các kim loại nặng hòa tan trong nước, làm sạch triệt để chất hữu cơ hòa tan, khử mùi và vị

Tiến hành: nước được bơm vào thiết bị lọc carbon hoạt tính sẽ được loại bỏ Clo

(được thêm vào trong bể chứa nước thô để diệt khuẩn) loại bỏ các chất gây ra màu, mùi, vị Nước sau khi đi qua lớp than hoạt tính thì các chất hữu cơ sẽ được giữ trên bề mặt

Thiết bị: Thiết bị lọc cacbon hoạt tính

Hình 3.3: Nguyên lý cấu tạo thiết bị lọc cacbon hoạt tính

Cấu tạo: Thiết bị gồm có bồn chứa hình trụ bên trong có chứa carbon hoạt tính, các hệ thống đường ống và các van,

Nguyên lý hoạt động: nước được bơm vào thiết bị theo ống dẫn đầu vào rồi được dàn ống phân phối nước phun vào lớp carbon hoạt tính để lọc và được dẫn ra ngoài vào công đoạn tiếp theo

3.1.3 Lọc Ultra và lọc RO

Mục đích: dùng để loại bỏ các cặn bẩn, các mảnh vỡ carbon có kích thước nhỏ còn sót lại sau quá trình lọc carbon hoạt tính, loại bỏ các chất rắn lơ lửng, chất rắn hòa tan, ngăn chặn vi khuẩn, virus, nội độc tố và các mầm bệnh gây ảnh hưởng đến sức khỏe của người sử dụng để tạo ra nước có độ tinh khiết cao

Tiến hành: nước sẽ có độ tinh khiết tùy theo kích thước của màng lọc Trong quy trình lọc nước RO này thì ta sử dụng 2 loại màng lọc là lọc ultra và lọc RO để tạo ra nước có độ tinh khiết cao nhất, phục vụ cho quá trình sản xuất sữa hạt sen

Thiết bị: Thiết bị lọc màng

Hình 3.4: Nguyên lý cấu tạo thiết bị lọc màng

Nguyên lý hoạt động: Dưới áp suất cao của bơm cao áp, nước bị ép một phần thấm qua màng lọc, phần còn lại đi ra ngoài mang theo các tạp chất như ion, chất hữu cơ, các hạt lơ lửng và các vi sinh vật, Hiệu quả lọc của thiết bị này rất cao, thường đặt ở công đoạn cuối của quy trình xả lý nước

Lọc ultra: có thể lọc sạch các tạp chất có kích thước nhỏ hơn cả vi khuẩn, loại bỏ dầu mỡ, hydroxit kim loại, chất keo, nhũ tương, chất rắn lơ lửng và hầu hết các phần tử lớn từ nước và các dung dịch khác như (phấn hoa, tảo, ký sinh trùng, virut, và vi trùng gây bệnh….) và đặc biệt là có thể tiêu diệt được vi khuẩn đến 99.9% dường như không có vi khuẩn Các phân tử có kích thước lớn hơn như các tạp chất, virus, vi khuẩn sẽ bị giữ lại và thải xả ra ngoài Qua tất cả các bước lọc khắt khe nhất từ các lõi lọc, cấp lọc và màng siêu lọc UF đã cho ra một nguồn nước tinh khiết đảm bảo sức khỏe tối ưu cho mọi người sử dụng Màng siêu lọc UF được cấu tạo từ những sợi rỗng không đối xứng được làm từ PVDF hoặc có thể từ HP, BDF Những màng này có khả năng thẩm thấu cao, có thể chịu được các chất hóa học, có khả năng chống lại sự bám dính, có kích thước lỗ lọc nhỏ từ 0,1 – 0,01 micromet, có khả năng làm sạch dễ dàng Chính vì có cấu tạo như trên nên màng lọc UF có thể đảm bảo hiệu suất làm việc cao, hiệu quả lọc cao Hàng ngàn sợi lọc sẽ được đặt trong một ống lọc được cấu tạo bằng thép không gỉ có tráng một lớp chống ăn mòn UV, mỗi sợi có đường kính dưới 2mm Chính điều này giúp tăng diện tích bề mặt, tăng khả năng loại bỏ chất bẩn mà lại giúp thiết bị có kích thước nhỏ gọn hơn, đồng thời cũng làm cho việc tẩy rửa, vệ sinh được đơn giản hơn rất nhiều

Lọc RO: Màng lọc RO có lỗ lọc với kích thước siêu nhỏ, từ 0,1 – 0,5 nanomet (chỉ lớn hơn vài lần so với phân tử nước) Trong khi đó, các chất rắn hòa tan, các vi khuẩn, vi rút đều có kích thước lớn gấp hàng chục lần những lỗ này Ion kim loại tuy nhỏ nhưng bị hydrat hóa do phân tử nước bao quanh nên cũng không thể chui lọt qua màng lọc Vì vậy ngoại trừ phân tử nước, tất cả đều bị chặn lại và đẩy ra ngoài theo đường nước thải Nước sau khi đi qua màng RO hoàn toàn tinh khiết, với các đặc điểm: không màu, không mùi, không vị, không có vi khuẩn, từ đó nước sạch tuyệt đối.

Quy trình chế biến sữa hạt sen

Hình 3.5 Quy trình sản xuất sữa hạt sen ứng dụng enzyme amylase [12]

Thuyết minh quy trình công nghệ sản xuất sữa hạt sen

Tiệt trùng UHT Chiết rót lạnh

Phân loại và định lượng Ngâm Nghiền ướt Lọc

Mục đích: Cân chính xác lượng nguyên liệu đưa vào sản xuất nhằm đảm bảo năng suất làm việc của thiết bị và nhà máy

Cách tiến hành: Sử dụng cân định lượng Hạt sen nguyên liệu được đưa vào cân nhờ cân định lượng Thiết bị được sử dụng ở công đoạn định lượng này là cân định lượng

Làm hạt sen mềm,tăng hiệu suất nghiền,cải thiện màu sắc, mùi, vị sản phẩm

- Tỉ lệ hạt sen : nước là 1:1 (w/w)

Thời gian ngâm: từ 1 giờ

Tiến hành : Hạt sen được rửa sạch nhờ khí nén với dòng nước có lực xoáy mạnh Dòng nước xoáy cuốn trôi tất cả các loại vết bẩn, vi khuẩn bám dính trên đậu Máy rửa hạt có thể tự động tách và loại bỏ cát, bụi, tạp chất Nước thải tự động xả ra khi rửa xong

Hình 3.6: Nguyên lý cấu tạo thiết bị ngâm [14]

Mục đích : Quá trình nghiền ướt làm phá vỡ hạt sen, giải phóng protein, lipid, glucid và các chất hòa tan khác trong hạt sen vào nước

Tiến hành : Hạt sen sau khi được ngâm sẽ đưa vào thiết bị nghiền ướt với tỉ lệ hạt sen : nước là 1:5 (w/w) Tại đây nguyên liệu được đưa vào phễu nghiền rồi xuống cặp trục nghiền chế tạo bằng thép không rỉ có đường kính đĩa nghiền 65 mm và khoảng cách giữa 2 trục rất nhỏ khoảng từ 0,2 - 0,5 mm thì hạt sen bị nghiền nát cùng với nước và vỏ

Hình 3.7: Nguyên lý cấu tạo thiết bị nghiền ướt [15]

Khai thác: loại bã ra khỏi dịch lọc sau khi nghiền

Hoàn thiện: cải thiện giá trị cảm quan của sản phẩm

Tiến hành : Hỗn hợp sau khi nghiền sẽ đưa đến thiết bị lọc túi housing Tại đây hỗn hợp sẽ được tách thành hai phần riêng biệt là dịch sữa và bã với phần trăm dịch sữa là 92% Dịch sữa sau khi được thu hồi sau khi lọc được đưa vào quá trình phản ứng enzyme

Thiết bị: Dùng thiết bị lọc túi housing Bên trong hệ thống lọc túi, túi lọc được giữ lại chắc chắn bằng các kẹp ở miệng thiết bị Dịch sữa sen đi vào và chảy ra khỏi túi lọc, cặn sữa sẽ được giữ lại Sau 3 ca làm việc, túi được thay mới và tiếp tục quá trình lọc

Hình 3.8: Nguyên lý cấu tạo thiết bị lọc [16]

Mục đích: Thủy phân tinh bột thành đường khử, tránh hiện tượng phân hủy tinh bột trong quá trình bảo quản sữa sau này

Tiến hành: Bổ sung enzyme Amylase 0,1 % (sử dụng hỗn hợp α-amylase và glucoamylase với tỷ lệ 1:1) ở nhiệt độ 80-85°C trong 90 phút vào thiết bị phản ứng enzyme cùng dịch sữa

Hình 3.9: Nguyên lý cấu tạo thiết bị phản ứng enzyme [17]

Mục đích: Làm bất hoạt enzyme trong dịch sữa, tiêu diệt hoặc ức chế các vi sinh vật có trong sữa bán thành phẩm

Tiến hành: Dịch sau quá trình phản ứng với enzyme được dẫn vào ống dẫn gia nhiệt, để nâng nhiệt độ lên 95°C nhằm làm bất hoạt một số enzyme có trong dịch sữa

Cấu tạo thiết bị: Thiết bị được sử dụng ở công đoạn này là thiết bị bất hoạt enzyme có cấu tạo như hình 3.9

Mục đích: Hạ nhiệt độ sau quá trình hoạt enzyme đến nhiệt độ 20 - 22°C thích hợp cho quá trình phối trộn

Tiến hành: Sử dụng thiết bị làm lạnh để làm lạnh dịch sữa đến 20-22°C trong vòng 20-30 phút, sau đó đưa dịch sữa vào thiết bị phối trộn

Thiết bị: Thiết bị làm lạnh

Hình 3.10: Nguyên lý cấu tạo thiết bị làm lạnh [18]

Nguyên tắc hoạt động: Thiết bị hoạt động giúp trao đổi nhiệt giữa 2 lưu chất nóng và lưu chất lạnh được diễn ra liên tục nhưng không có sự trộn lẫn 2 lưu chất nhờ sự can thiệp của thiết bị Trong quá trình trao đổi nhiệt, lưu chất lạnh sẽ tăng dần nhiệt độ lên và lưu chất nóng sẽ giảm dần nhiệt độ, dựa trên nhu cầu sử dụng, sản xuất mà nhiệt độ được tính toán nâng lên hoặc giảm xuống để đạt đến chính xác nhiệt độ cần ở đầu ra

Mục đích: Hòa tan cấu tử đường vào hỗn hợp thành phẩm, chuyển hóa đường saccharose thành glucose và fructose, có nghĩa là biến đường thành syrup còn được gọi là quá trình nghịch đảo đường

Trong giai đoạn nấu này, các vi sinh vật lẫn trong đường bị tiêu diệt, ngoài ra việc nấu nước đường còn làm cho quá trình làm sạch dịch đường đạt hiệu quả cao Ngoài ra, trong giai đoạn này người ta còn cho thêm acid thực phẩm nhằm tạo vị chua, ngọt hài hòa cho thành phẩm, tạo pH tối ưu cho quá trình chuyển hóa đường

Tiến hành: Nước được bơm vào nồi sau đó gia nhiệt để nâng dần nhiệt độ lên, cho cánh khuấy hoạt động Sau đó, cho đường và 0.1 % acid thực phẩm và 1% cacbon hoạt tính vào nồi khi nhiệt độ nước khoảng 70ºC và khuấy đều dung dịch Sau đó gia nhiệt lên 90ºC và nấu trong vòng 1h để dịch syrup đồng nhất

Thiết bị: Thiết bị nấu có cánh khuấy

Hình 3.11: Nguyên lý cấu tạo thiết bị nấu syrup [19]

Mục đích: Quá trình lọc giúp loại bỏ các phần tử rắn có kích thước lớn hơn kích thước lỗ lọc, giúp dịch đường sạch hơn

Tiến hành: Dịch Syrup sau khi nấu sẽ được bơm vào thiết bị lọc Phía trong thiết bị có túi lọc, phần dịch có kích thước nhỏ nên được chảy qua túi và chảy vào ống đầu ra Phần cặn có kích thước nhỏ được giữ lại ở trong túi lọc

Thiết bị: Dùng thiết bị lọc túi housing có nguyên lí cấu tạo như hình 3.9

Mục đích: Dịch syrup được mang đi làm lạnh đến 20-22ºC để chuẩn bị cho giai đoạn phối trộn

Tiến hành: Dịch syrup được đưa đến thiết bị làm nguội, làm nguội đến nhiệt độ khoảng 20-22ºC Quá trình này cần được tiến hành trong môi trường kín để tránh sản phẩm bị nhiễm vi sinh vật Sau khi làm nguội, syrup được đưa đến bồn chứa để chuẩn bị cho giai đoạn tiếp theo Thời gian làm nguội là 20 phút

Thiết bị: Thiết bị làm lạnh như hình 3.11

- Vô hoạt các enzyme, tiêu diệt hoặc ức chế các vi sinh vật có trong sữa

- Phối trộn với những chất khác giúp tăng hương vị và dinh dưỡng cho sữa

Tiến hành: dịch sữa sau khi lọc được đưa vào nồi gia nhiệt, tại đây bổ sung thêm các phụ gia để phối trộn theo tỉ lệ:

Bảng 3.1: Tỉ lệ phối trộn

STT Tên chất Tỷ lệ (%) Tham chiếu

Thiết bị : Sử dụng nồi gia nhiệt dạng đứng, bên trong có cánh khuấy, bên ngoài có lớp vỏ áo để điều chỉnh nhiệt độ

Hình 3.12: Nguyên lý cấu tạo thiết bị phối trộn [20]

- Cải thiện cấu trúc sản phẩm, làm cho sữa đồng nhất

- Làm giảm hiện tượng lắng, tách lớp, tách béo, tăng độ ổn định trong thời gian bảo quản sản phẩm

- Các thành phần trong sữa sau khi được đồng hóa sẽ được cơ thể dễ hấp thu hơn

Chuẩn bị: tăng hiệu quả truyền nhiệt cho quá trình tiệt trùng sản phẩm

Yêu cầu: các hạt cầu béo sau khi đồng hóa sẽ được chia nhỏ và phân bố đều trong dịch sữa

Tiến hành: Đồng hóa được thực hiện ở áp lực 180-250 bar, nhiệt độ sữa từ 70-

75℃ Đồng hóa là quá trình xử lý cơ học, dùng lực tác dụng lên các hạt béo Quá trình đồng hóa được tiến hành trong thiết bị đồng hóa áp lực cao Dịch sữa được dẫn tới van đồng hóa ở tốc độ chậm và áp suất cao (kết quả của việc tạo không gian nhỏ giữa cửa và đầu va chạm) Khi nó đi qua, các hạt va chạm tạo nên quá trình giảm kích thước hạt

Thiết bị: sử dụng thiết bị đồng hóa áp suất cao

Cấu tạo thiết bị: được mô tả ở hình 3.13

Bơm cao áp được vận hành bởi động cơ điện thông qua một trục quay và bộ truyền động để chuyển đổi chuyển động quay của động cơ thành chuyển động tịnh tiến của piston Các piston chuyển động trong xilanh ở áp suất cao Bên trong thiết bị còn có hệ thống dẫn nước vào nhằm mục đích làm mát cho piston trong suốt quá trình làm việc

Hình 3.13: Nguyên lý cấu tạo thiết bị đồng hóa [21]

7 Ống xả Sữa sau khi bài khí sẽ được bơm piston đưa vào thiết bị đồng hóa và được tăng áp lực lên rất cao (180-250 bar) tại đầu vào của khe hẹp Người ta sẽ tạo nên một đối áp lên sữa bằng cách hiệu chỉnh khoảng cách khe hẹp trong thiết bị giữa bộ phận sinh lực và bộ phận tạo khe hẹp Đối áp này được duy trì bởi một bơm thủy lực sử dụng dầu Khi đó áp suất đồng hóa sẽ cân bằng với áp suất tác động lên piston thủy lực Bộ phận tạo khe hẹp được thiết kế và chế tạo với một góc nghiêng 50 0 trên bề mặt để gia tốc sữa theo hướng vào khe hẹp, đồng thời tránh sự ăn mòn các chi tiết máy

TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT

Kế hoạch sản xuất của nhà máy

Sản xuất sữa hạt sen năng suất 3500 lít/mẻ ứng dụng enzyme amylase

4.1.2 Phân tích kế hoạch sản xuất

4.1.2.1 Biểu đồ nhập liệu của nhà máy

Kế hoạch sản xuất của nhà máy sẽ kéo dài liên tục trong 1 năm vì vậy việc nhập nguyên liệu cũng sẽ liên tục trong 12 tháng

Bảng 4.1: Biểu đồ nhập nguyên liệu của nhà máy

Chú thích: X – sản xuất 4.1.2.2 Biểu đồ kế hoạch sản xuất của nhà máy

Nhà máy hoạt động với dây chuyền sản xuất chính:

Dây chuyền sản xuất sữa hạt sen năng suất 4000 lít/mẻ ứng dụng enzyme amylase Để nhà máy vận hành tốt thì phải có giai đoạn tu sửa, bảo dưỡng thiết bị, vì vậy chọn 1 tuần cuối trong tháng 3 và tháng 10 ngừng hoạt động để thực hiện bảo dưỡng thiết bị và vệ sinh nhà máy

Từ tháng 1 đến tháng 8 và 2 tháng cuối năm 11, 12 mức tiêu thụ tăng cao, nên chọn các tháng này làm việc 3 ca/ngày Hai tháng còn lại 9, 10 làm việc 2 ca/ngày Cụ thể:

Các tháng làm việc 3 ca/ngày: 1, 2, 3 (ngưng hoạt động 1 tuần), 4, 5, 6, 7, 8, 11,

Các tháng làm việc 2 ca/ngày: 9, 10 (ngưng hoạt động 1 tuần)

Mỗi ca làm việc là 8 tiếng:

Ca 1: bắt đầu từ 6h00 đến 14h00

Ca 2: bắt đầu từ 14h00 đến 22h00

Ca 3: bắt đầu từ 22h00 đến 6h00

Mỗi chủ nhật hàng tuần nhà máy được nghỉ sản xuất, bên cạnh đó các ngày lễ lớn trong năm cũng được nghỉ, cụ thể trong năm 2022:

Tháng 1: Nghỉ 1 ngày Tết Dương lịch 1/1 và 1 ngày 31/1 (29/12 âm lịch) Tháng 2: Tết Nguyên Đán nghỉ 4 ngày từ 10/2 đến hết ngày 14/2

Tháng 4: Nghỉ 1 ngày Giỗ Tổ Hùng Vương (10/3 âm lịch) và 1 ngày Thống nhất đất nước, ngày 30/4

Tháng 5: Nghỉ 1 ngày Quốc tế Lao động, ngày 1/5

Tháng 9: Nghỉ 1 ngày Quốc khánh Việt Nam, ngày 2/9

Bảng 4.2: Biểu đồ sản xuất trong năm (tính theo năm 2024)

Tháng Số ngày Số ngày nghỉ Số ngày làm việc Sản xuất sữa sen

Số ca/ngày Số ca/tháng

Từ bảng trên ta có tổng số ca làm việc trong một năm cho từng loại sản phẩm là

Tổng số ngày sản xuất là 291 ngày.

Công thức tính hao hụt qua các công đoạn sản xuất

Hao hụt khối lượng qua các công đoạn là hao hụt mất đi khi nguyên liệu được vận chuyển từ công đoạn này sang công đoạn khác hay từ thiết bị này sang thiết bị khác trong quá trình sản xuất, nguyên liệu còn lại ở các khe hở trong thiết bị… Do vậy, tất cả các công đoạn đều có hao hụt khối lượng

Hao hụt trong quá trình vận chuyển ở mỗi công đoạn ≤2%

Công thức tính khối lượng nguyên liệu trước mỗi công đoạn sản xuất có hao hụt vận chuyển, công thức:

GT (tấn/ca): lượng nguyên liệu hay bán thành phẩm trước mỗi công đoạn

GS (tấn/ca): lượng nguyên liệu hay bán thành phẩm còn lại sau mỗi công đoạn

X (%): tỷ lệ hao hụt khối lượng qua mỗi công đoạn.

Tính cân bằng vật chất cho dây chuyền sản xuất sữa hạt sen

Thiết kế nhà máy sản xuất sữa hạt sen ứng dụng enzyme amylase năng suất

Khi đi qua các công đoạn sản xuất, sản phẩm sẽ bị tổn thất một lượng nhất định, mức tiêu hao nguyên liệu ở từng công đoạn tính so với nguyên liệu công đoạn đưa vào được thể hiện ở bảng dưới đây:

Bảng 4.3: Hao hụt của nguyên liệu các công đoạn quy trình sản xuất sữa sen

STT Công đoạn Công đoạn sản xuất Kí hiệu công đoạn

Dây chuyền sản xuất chính Định lượng G1 1

STT Công đoạn Công đoạn sản xuất Kí hiệu công đoạn

Dây chuyền sản xuất chính

Với năng suất 4000 lít/mẻ và các thành phần khi phối trộn với tỷ lệ phối trộn từng chất ta có khối lượng các chất thêm vào khi phối trộn như sau:

Bảng 4.4: Bảng công thức phối trộn thành phẩm

STT Thành phần Tỉ lệ (%) Lượng thêm vào

4.3.1.Giai đoạn chiết rót lạnh (hao hụt 1%):

Lượng sản phẩm ra: G12 = 4000 (lít/mẻ)

Khối lượng bán sản phẩm vào:

4.3.2 Giai đoạn tiệt trùng UHT ( hao hụt 0,5%)

Khối lượng bán sản phẩm ra : 4040,4 (lít/mẻ)

Khối lượng bán sản phẩm vào: 10 11 100 4040, 4 100

4.3.3 Giai đoạn đồng hoá (hao hụt 0,5%)

Khối lượng bán sản phẩm ra : 4060,3 (lít/mẻ)

Khối lượng bán sản phẩm vào: 9 10 100 4060,3 100

4.3.4 Giai đoạn phối trộn (hao hụt 0,5%)

Lượng dịch sữa vào công đoạn phối trộn được tính ở bảng 4.4 nên

4.3.5 Giai đoạn làm lạnh (hao hụt 0,1%):

Khối lượng bán sản phẩm ra: 3574,2 (lít/mẻ)

Khối lượng bán sản phẩm vào:

4.3.5 Giai đoạn bất hoạt enzyme (hao hụt 0,5%):

Khối lượng bán sản phẩm ra: 3577,8 (lít/mẻ)

Khối lượng bán sản phẩm vào:

4.3.6 Giai đoạn phản ứng enzyme (hao hụt 0,5%):

(sử dụng hỗn hợp α-amylase và glucoamylase với tỷ lệ 1:1)

Khối lượng bán sản phẩm ra: 3595,75 (lít/mẻ)

Khối lượng bán sản phẩm vào:

Lượng enzyme sử dụng = 0,1% G5 = 3,61 (lít/mẻ)

Vậy mỗi enzyme là 1,805 (lít/mẻ)

4.3.7 Giai đoạn lọc (hao hụt 0,5%):

Quá trình không xảy ra hao hụt

Hiệu suất lọc 100% với lượng dịch thu được là 92%

Khối lượng bán sản phẩm vào:

4.3.8 Giai đoạn nghiền ướt (hao hụt 0,5%):

Khối lượng bán sản phẩm ra: 3947,08 (lít/mẻ)

Khối lượng bán sản phẩm vào gồm hỗn hợp sen và nước:

Trong công đoạn này, tỉ lệ sen : nước = 1:5

Vậy lượng sen cần sử dụng :

Lượng nước cần sử dụng:

4.3.9 Giai đoạn ngâm (hao hụt 0,5%):

Khối lượng bán sản phẩm ra: 654,55 (lít/mẻ)

Khối lượng bán sản phẩm vào gồm hỗn hợp sen và nước:

Khối lượng hạt sen sau ngâm sẽ lớn gấp 2 lần hạt trước ngâm

Trong công đoạn này, tỉ lệ sen : nước = 1:1

Vậy lượng sen cần sử dụng :

Lượng nước cần sử dụng: Gnước = 328,92 x 1 = 328,92 (lít/mẻ)

4.3.10 Giai đoạn định lượng (hao hụt 1%):

Khối lượng bán sản phẩm ra: = 394,7 (kg/mẻ)

Khối lượng bán sản phẩm vào:

Thể tích syrup phối trộn được tính ở bảng 4.4 là V= 410,12(lít/mẻ)

Ta có tỉ lệ hao hụt ở công đoạn làm lạnh là 0,1%

Vậy thể tích dịch syrup trước công đoạn làm lạnh là:

Ta có tỉ lệ hao hụt ở công đoạn nấu syrup là 0,5%

Vậy thể tích dịch syrup trước công đoạn nấu syrup là:

Khối lượng dịch syrup là

Khối lượng đường cần thêm vào nồi nấu là

Ta có: 62 g đường → 38 ml nước

332,54 kg đường → V nước = 203,81 lít nước

4.3.12 Tính số bao bì tetrapak và thùng carton cần sử dụng

Với năng suất là 4000 lít/mẻ và thể tích mỗi hộp là 240 ml

Số hộp cần sử dụng trong một mẻ làm việc là: (hộp/mẻ)

Giả sử tỷ lệ hao hụt số hộp là 2%, vậy số lượng hộp cần sử dụng trong mỗi mẻ là:

Số thùng carton cần sử dụng với quy cách đóng thùng 24 hộp là:

Tổng kết tính cân bằng vật chất

Bảng 4.5: Bảng tổng kết nguyên liệu qua từng công đoạn

STT Công đoạn Kí hiệu Năng suất công đoạn (lít/mẻ)

Năng suất công đoạn (kg/mẻ)

Dây chuyền sản xuất chính

Bảng 4.6: Bảng tổng kết nguyên liệu phụ trong quy trình sản xuất

STT Tên công đoạn Nguyên liệu Năng suất (lít/mẻ)

3 Phản ứng enzyme Enzyme α-amylase 1,805

Bảng 4.7: Bảng tổng kết bao bì sữa hạt sen

TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ

Phương pháp tính và chọn thiết bị

Phù hợp với đặc điểm sản phẩm trong từng công đoạn Đây phải là thiết bị đã được sử dụng trong nước hoặc ngoài nước

Thiết bị đảm bảo chất lượng sản phẩm tốt, năng suất cao, tiêu hao nguyên liệu ít, hiệu quả kinh tế cao và tránh gây tác hại đến môi trường quá lớn

Thiết bị làm việc liên tục, có cấu tạo đơn giản và gọn nhất có thể, dễ sử dụng và sửa chữa, dễ nâng cấp nếu có thể

Số thiết bị được xác định theo hai phương pháp:

- Nếu thiết bị làm việc liên tục:

- Nếu thiết bị làm việc gián đoạn:

Làm tròn kết quả n, ví dụ: n = 0,6 lấy n = 1; n = 1,4 lấy n = 2

Chú thích: n: số thiết bị

N: năng suất trước khi vào thiết bị

M: năng suất thiết bị đã chọn

T: chu kỳ làm việc của thiết bị (phút)

V: thể tích làm việc của thiết bị (lít)

Mỗi ca làm việc 8 giờ, tuy nhiên các thiết bị phải mất 0,5 giờ để nghỉ giữa ca, vệ sinh thiết bị Do đó tính thời gian hoạt động cho các thiết bị là 7,5 giờ.

Các thiết bị cần sử dụng trong quá trình sản xuất

Lượng hạt sen nguyên liệu cần định lượng: 398,68 kg/mẻ

Chọn thiết bị định lượng có thông số như bảng dưới đây:

Bảng 5.1: Bảng thông số kỹ thuật của thiết bị định lượng

STT Thông số Giá trị

2 Tải trọng tối đa (Kg) 400

Số thiết bị cần sử dụng n = 398, 68 15

 =0,33 Vậy chọn 1 thiết bị định lượng BBA231 – 3BC300A, như hình dưới

Hình 5.1: Thiết bị định lượng - Model BBA231 – 3BC300A [25]

Theo bảng 4.5 lượng hạt sen cần định lượng là 398,68 kg/mẻ

Với trọng lượng riêng của hạt sen là 1200 kg/m 3

Tổng thể tích của nước với hạt sen trong quá trình ngâm là 657,84 lít/mẻ

Thời gian ngâm là 1 giờ

Chọn thiết bị ngâm có các thông số như bảng sau:

Bảng 5.2: Thông số kỹ thuật của thiết bị ngâm

STT Thông số Giá trị

2 Năng suất làm việc (lít) 750

Số thiết bị ngâm cần chọn: n =657,84 0,87

750 = Vậy cần chọn 1 thiết bị ngâm model TDXT-4D-750L, như hình dưới

Hình 5.2: Thiết bị ngâm TDXT-4D-1100L [26]

Lượng hạt sen khi vào công đoạn nghiền: 657,84 (lít/mẻ)

Lượng nước cần cho công đoạn nghiền: 3272,75 (lít/mẻ)

Năng suất khi vào công đoạn nghiền: 3930(lít/mẻ)

Năng suất cần có của thiết bị với hệ số lấp đầy là 0.85:

Chọn thiết bị nghiền ướt có thông số như bảng sau:

Bảng 5.3: Bảng thông số kỹ thuật của thiết bị nghiền ướt

STT Thông số Giá trị

2 Năng suất làm việc (lít/giờ) 350

6 Đường kính đĩa nghiền (mm) 65

7 Tốc độ vòng quay (vòng/phút) 2900

Số thiết bị nghiền ướt cần chọn: n = 4624, 22 1, 76

350 7,5 Vậy số thiết bị nghiền ướt là 2

Hình 5.3: Thiết bị nghiền ướt – Model JML – 65 [27]

Lượng dịch sữa cần lọc: 3947,08 (lít/mẻ), hệ số chứa đầy của thiết bị là 0,85 nên năng suất cần có của thiết bị: Vtb = 3947, 08 4643, 62

Chọn thiết bị lọc túi (housing filter) có bảng số liệu dưới đây:

Bảng 5.4: Bảng thông số kỹ thuật của thiết bị lọc

STT Thông số Giá trị

2 Năng suất làm việc (lít/giờ) 1000

7 Xuất sứ Zejiang, Trung Quốc

Số thiết bị lọc cần chọn: n = 4643, 62 0, 62

1000 7,5 Cần chọn 1 thiết lọc (housing filter) có model BJD4, ngoài ra dự trữ thêm 1 thiết bị lọc nhằm đề phòng trường hợp thiết bị lọc thường bị tắt nghẽn, như hình bên dưới:

Hình 5.4: Thiết bị lọc – Model BJD4 [28]

5.2.5 Thiết bị phản ứng enzyme

Lượng dịch sữa vào công đoạn phản ứng enzyme: 3613,16(lít/mẻ)

7,5 = (lít/giờ) Thời gian cho công đoạn phản ứng enzyme là 240 phút

Hệ số chứa đầy của thiết bị là 0,85 nên năng suất cần có của thiết bị:

0,85 = (lít/giờ) Chọn thiết bị phản ứng enzyme là thiết bị tank gia nhiệt có các thông số như bảng dưới đây Số thiết bị phản ứng enzyme cần chọn: n =642,33 240 0,85

  Vậy chọn 1 thiết bị phản ứng enzyme model HL-HS001

Bảng 5.5: Bảng thông số kỹ thuật của thiết bị phản ứng enzyme

STT Thông số Giá trị

2 Năng suất làm việc (lít/giờ) 3000

7 Xuất sứ Shanxi, Trung Quốc

Hình 5.5: Thiết bị phản ứng enzyme – Model HL-HS001 [29]

5.2.6 Thiết bị bất hoạt enzyme

Lượng dịch sữa vào công đoạn bất hoạt enzyme: 3595,75 (lít/mẻ)

7,5 = (lít/giờ) Thời gian cho công đoạn phản ứng enzyme là 240 phút

Hệ số chứa đầy của thiết bị là 0,85 nên năng suất cần có của thiết bị:

0,85 = (lít/mẻ) Tương tự thiết bị phản ứng enzyme, chọn thiết bị bất hoạt enzyme là nồi gia nhiệt có cánh khuấy với thông số như bảng 5.5 và hình 5.5

Số thiết bị bất hoạt enzyme cần chọn: n = 3595, 75

3000 7,5 =0,157 Vậy cần chọn 1 thiết bị phản ứng – bất hoạt enzyme có model HL-HS001

Lượng dịch sữa vào công đoạn làm lạnh: 3574,2 (lít/mẻ), với hệ số lấp đầy của thiết bị là 0,85 nên năng suất cần có của thiết bị:

Thời gian làm việc của công đoạn này là 30 phút

Chọn thiết bị làm lạnh có các thông số như bảng dưới đây:

Bảng 5.6: Bảng thông số kỹ thuật của thiết bị làm lạnh

STT Thông số Giá trị

2 Năng suất làm việc (lít/giờ) 3000

Số thiết bị làm lạnh cần chọn: n =4204, 9 30 0, 7

Vậy cần chọn 1 thiết bị làm lạnh có model PHE TX07 như hình bên dưới:

Hình 5.6: Thiết bị làm lạnh – Model PHE TX07 [30]

Lượng dịch sữa vào công đoạn phối trộn: 3574,2 (lít/mẻ), với hệ số chứa đầy của thiết bị là 0,85 nên năng suất cần có của thiết bị:

Thời gian làm việc của công đoạn này là 1 giờ

Chọn thiết bị phối trộn có các thông số như bảng 5.1 và hình 5.6

Số thiết bị phối trộn cần chọn: n = 4200,5 0,18

3000 7,5  = 0,18 Vậy cần chọn 1 thiết bị phối trộn có model HL-HS001

Lượng sữa vào công đoạn đồng hóa: 4080,7 (lít/mẻ), với hệ số chứa đầy của thiết bị là 0,85 nên năng suất cần có của thiết bị:

Thời gian làm việc của công đoạn này là 1 giờ

Chọn thiết bị đồng hóa có các thông số như bảng dưới đây:

Bảng 5.7: Bảng thông số kỹ thuật của thiết bị đồng hóa

STT Thông số Giá trị

2 Năng suất làm việc (lít/giờ) 1000

Số thiết bị đồng hóa cần chọn: n = 4800 0, 64

1000 7,5 Vậy cần chọn 1 thiết bị đồng hóa có model GJB-1-25 như hình bên dưới:

Hình 5.7: Thiết bị đồng hóa – Model GJB-1-25 [31]

5.2.10 Thiết bị tiệt trùng UHT

Lượng sữa vào công đoạn tiệt trùng: 4060,3 (lít/mẻ), với hệ số chứa đầy của thiết bị là 0,85 nên năng suất cần có của thiết bị: Vtb = 4060,3 4776,82

Thời gian làm việc của công đoạn này là 20 phút

Chọn thiết bị đồng hóa có các thông số như bảng dưới đây:

Bảng 5.8: Bảng thông số kỹ thuật của thiết bị tiệt trùng UHT

STT Thông số Giá trị

2 Năng suất làm việc (lít/giờ) 1000

Số thiết bị tiệt trùng UHT cần chọn: n = = 0,21 Vậy cần chọn 1 thiết bị tiệt trùng UHT có model BS-UHT-1 như hình bên dưới:

Hình 5.8: Thiết bị tiệt trùng UHT – Model BS-UHT-1 [32]

Theo bảng 4.3, lượng sữa cần chiết rót là 4040,4 (lít/mẻ)

Lượng sữa cần chiết rót trong 1 giờ là = 538,72 lít/h

Mỗi hộp chứa 240 ml sữa, số hộp sữa cần chiết rót trong một giờ:

= 2244,6 hộp/giờ Chọn thiết bị chiết rót Tetrapak JMB-4000 có các thông số như bảng dưới đây:

Bảng 5.9: Thông số kỹ thuật của thiết bị chiết rót Tetrapak JMB-4000

STT Thông số Giá trị

2 Năng suất làm việc (hộp/h) 15000

Số thiết bị chiết rót cần sử dụng n = = 0,15

Vậy chọn 1 thiết bị chiết rót Tetrapak JMB-4000, như hình bên dưới:

Hình 5.9: Thiết bị chiết rót Tetrapak JMB-4000 [33]

5.2.12 Thiết bị đóng thùng carton

Số lượng thùng carton cần đóng là 620 thùng/mẻ

Chọn 1 thiết bị đóng thùng carton có thông số kỹ thuật như bảng sau:

Bảng 5.10: Thông số kỹ thuật của thiết bị đóng thùng carton Tetrapak YZ - T12

STT Thông số Giá trị

2 Năng suất làm việc (thùng) 900

Số thiết bị đóng thùng carton cần sử dụng n = = 0,78

Vậy chọn 1 thiết bị đóng thùng carton Tetrapak YZ - T12 như hình bên dưới:

Hình 5.10: Thiết bị đóng thùng carton Tetrapak YZ - T12 [34]

5.2.13 Thiết bị cho quá trình chuẩn bị dịch syrup

Lượng syrup cần nấu là: 412,59 (lít/mẻ)

Thể tích cần có của thiết bị: 412,59 485, 4

0,85 = (lít) Thời gian làm việc của công đoạn này là 60 phút, nên năng suất làm việc theo giờ tại công đoạn là 485,4 (lít/h)

Chọn thiết bị nấu syrup có thông số như bảng 5.1 và hình 5.6

Số thiết bị nấu syrup cần chọn: n = 485, 4

3000 = 0,16 Vậy cần chọn 1 thiết bị nấu syrup có model HL-HS001

Thể tích dịch syrup trong công đoạn này là V= 412,59 lít

Chọn thiết bị làm lạnh Model OEM như ở mục 5.2.7

Số thiết bị làm lạnh dịch syrup trong công đoạn này là n =412,59 30

Vậy cần 1 thiết bị làm lạnh dịch syrup trong công đoạn này như ở mục 5.2.7

Bảng 5.11: Bảng thông số kỹ thuật của bơm

STT Thông số Giá trị

Ta chọn bơm ly tâm INOX 304/316 hãng EBARA với thông số như bảng 5.11 Các công đoạn cần sử dụng bơm được thể hiện qua bảng sau:

Bảng 5.12: Bảng tổng sử dụng bơm

STT Công đoạn Số lượng

Dây chuyền sản xuất chính

Tổng kết thiết bị

Bảng 5.13: Bảng tổng kết thiết bị sản xuất sữa hạt sen

STT Tên thiết bị Kích thước

1 Thiết bị định lượng model BBA231-BC300A 2000 x 700 x 1200 01

2 Thiết bị ngâm model TDXT-4D-750L 1800 x 4600 x 2200 01

3 Thiết bị nghiền ướt model JML - 65 350 x 500 x 700 02

4 Thiết bị lọc model BJD4 130 x 650 01

5 Thiết bị phản ứng-bất hoạt enzyme model

6 Thiết bị làm lạnh model PHE TX07 3000 x 1860 x 1960 01

7 Thiết bị nấu syrup model HL-HS001 1800×2100 01

8 Thiết bị phối trộn model HL-HS001 1800×2100 01

9 Thiết bị đồng hóa có model GJB-1-25 1050 x 680 x 1110 01

10 Thiết bị tiệt trùng UHT model BS-UHT-1 2000 x 1000 x 2000 01

12 Thiết bị chiết rót model Tetrapak JMB-4000 5600 x 1800 x 4000 01

13 Thiết bị đóng thùng carton model Tetrapak

14 Hệ thống lọc nước R.O model CK-RO-5T 1780 x 750 x 1870 01

Một số hệ thống khác được sử dụng trong nhà máy

Chillers là máy để sản xuất nước lạnh cung cấp tới tải của các công trình

Chillers thường được lắp đặt tại các siêu thị hoặc nhà máy

Hệ thống chiller còn được biết đến với tên gọi là hệ thống điều hòa trung tâm Chúng là máy làm lạnh các loại thực phẩm, đồ vật; sản xuất nước lạnh trong hệ thống điều hòa không khí trung tâm, dùng nước để làm chất tải lạnh Nước đưa vào sẽ được làm lạnh qua bình bốc hơi

Hệ thống Chiller gồm 4 máy chính: máy nén, thiết bị ngưng tụ, van tiết lưu, thiết bị bay hơi Ngoài ra là một số thiết bị phụ khác Hệ thống chiller sản xuất theo cụm không tách rời và phải đạt chuẩn ARI

Hệ thống Chiller bao gồm 5 phần cơ bản:

- Cụm trung tâm nước water Chiller

- Hệ thống đường ống nước lạnh và bơm nước lạnh

- Hệ thống tải sử dụng trực tiếp: AHU; FCU; PAU; PHE;…

- Hệ thống tải sử dụng gián tiếp: hệ thống gió thổi qua các phòng cần điều hòa, các van điều chỉnh ống gió, miệng gió: VAV, Damper,…

- Hệ thống bơm và tuần hoàn nước qua cooling tower (nếu có) đối với chiller giải nhiệt nước

Hệ thống Chiller hoạt động dựa trên nguyên lý chuyển hóa trạng thái của nước Nước từ dạng khí ngưng tụ chuyển thành dạng lỏng; dạng lỏng đông đặc thành rắn Ở quá trình thu nhiệt trong hệ thống, nước được chuyển hóa từ thể rắn sang lỏng rồi sang khí Có nghĩa là dùng nhiệt môi trường xung quanh, làm mát môi trường và giảm nhiệt độ Nếu xảy ra ngược lại sẽ là quá trình tỏa nhiệt

Hệ thống Chiller thường áp dụng quá trình hóa lỏng sang khí (bay hơi nước) để thu được nhiệt xung quanh và làm lạnh chúng: gas lỏng bay hơi và thu nhiệt từ nước khiến nước lạnh đi theo yêu cầu Ở quá trình ngược lại: gas hơi áp suất được nên gas lạnh Khi đi qua máy nén thì gas ở trạng thái hơi áp suất cao sẽ được giải nhiệt hoàn toàn để trở thành dạng lỏng trong một chu trình khép kín Hệ thống được điều chỉnh bằng van tự động

5.4.2 Hệ thống nồi hơi công nghiệp

Hình 5.12: Nồi hơi công nghiệp Ecozen [37]

Nguyên lý làm việc của nồi hơi công nghiệp Ecozen :

Nước là nguyên liệu thường được sử dụng nhiều trong hệ thống lò hơi Vì giá thành của nước là cực kì rẻ nhưng lại hữu dụng bất ngờ Một lực mạnh tương đương thuốc súng sẽ được tạo ra khi nước được chuyển thành hơi

Mặc dù thoạt nhìn hệ thống nồi hơi công nghiệp có vẻ rất phức tạp với nhiều thiết bị đi kèm Nhưng lại trái ngược với vẻ ngoài thì nó lại có nguyên lý hoạt động rất đơn giản Quy trình tạo ra nhiệt lượng sinh ra từ việc đun, hoặc đốt nhiên liệu là hoạt động chính Nhiệt lượng gia nhiệt nước nóng biến thành nhiệt năng của hơi nước Lượng nước trong hệ thống lò hơi sẽ được bơm hút tuần hoàn và liên tục qua bể chứa

Nhiên liệu đốt thường được sử dụng để đốt cho tới khi nguồn nhiệt chạm ngưỡng 1600 - 2000°C Ở bước này, nước sẽ bốc hơi tạo thành hơi nóng và được đưa đi sử dụng

Hơi này sẽ được cung cấp cho các quá trình sản xuất công nghiệp của doanh nghiệp Thường được sử dụng để gia nhiệt cho khí, rửa sạch các thiết bị… Và còn cung cấp nhiệt cho hoạt động sản xuất trong nhà máy sản xuất và chế biến thực phẩm Tiêu biểu như chế biến đường, hóa chất, rượu bia và các loại nước giải khác Tuy nhiên lượng hơi nước được dùng đối với ngành công nghiệp này là hơi nước bão hòa Ngoài ra, còn có loại hơi nước quá nhiệt giúp tạo ra lượng hơi nước cho tua-bin để chạy máy phát điện trong các nhà máy phát nhiệt điện

Tại nhà máy sẽ sử dụng nồi hơi công nghiệp như hình 5.18 và có thông số kỹ thuật như bảng dưới đây:

Bảng 5.14: Thông số nồi hơi

STT Thông số Giá trị

3 Áp suất hơi (kg/cm 3 ) 10

4 Nhiệt độ hơi bão hòa (°C) 183

Lượng nước RO cần lọc là: 3570,03 lít

Giả sử hiệu suất của thiết bị lọc là 90%

Năng suất của thiết bị lọc RO cần sử dụng là:

Bảng 5.15: Thông số thiết bị lọc nước RO

STT Thông số Giá trị

5 Vật liệu chế tạo SS304

Chọn thiết bị lọc nước RO có các thông số như bảng 5.15:

Vậy ta chọn 1 thiết bị lọc nước RO Model CK-RO-5T có hình ảnh và thông số như trên

Hình 5.13: Thiết bị lọc nước RO Model CK-RO-5T [38]

Hệ thống CIP nước vệ sinh là một trong những tiêu chuẩn an toàn vệ sinh sản xuất thực phẩm nhất quyết các nhà máy sử dụng Hệ thống có thể loại bỏ các ô nhiễm hỗn hợp hoạt động và các hạt không hòa tan tạp chất, làm giảm hoặc loại bỏ các hóa chất vi mô và nguồn nhiệt làm ô nhiễm lên sản phẩm

Ta tiến hành chọn hệ thống vệ sinh công nghiệp CIP được cung cấp bởi Jimei

Bảng 5.16: Cấu tạo của hệ thống CIP từ Jimei

Tên bộ phận Cấu trúc đơn giản

Nồi kiềm Vật liệu thép không ghỉ 304, hình nón miệng và đáy, độ dày 50mm, giữ nhiệt

Nồi acid Vật liệu thép không ghỉ 304, hình nón miệng và đáy, độ dày 50mm, giữ nhiệt

Nồi nước nóng Vật liệu thép không ghỉ 304, hình nón miệng và đáy, độ dày 50mm, giữ nhiệt

Nồi nước vệ sinh Vật liệu thép không ghỉ 304, hình nón miệng và đáy, độ dày 50mm, giữ nhiệt

Nồi mật độ dày acid - base Vật liệu bằng thép không ghỉ 316, một lớn đơn, tấm đầu và nồi đáy hoặc nồi lấp

Bơm thăng hoa Vật liệu bằng thép không ghỉ 316, lưu động:

20m 3 /h Bơm kiềm và chua Vật liệu 316, nóng chạy: 1000 lít/giờ

Tấm trao đổi nhiệt Vật liệu 304 Đầu lọc Vật liệu 304

Bơm tự mồi 316, lưu lượng: 20m 3 , cao áp: 20mm; công suất motor: 4 Kw Hộp điều khiển cabin Vỏ thép không ghỉ, tự động cảm ứng, dễ dàng kiểm soát

TÍNH TỔ CHỨC

Chế độ làm việc

- Nhà máy làm việc theo ca, mỗi ca làm 8 giờ

Thời gian giao ca là 30 phút

- Bộ phận hành chính làm việc 8 (giờ/ngày)

- Số ngày làm việc trong năm: 300 ngày

- Nhà máy nghỉ ngày chủ nhật, lễ, Tết trong năm

Phó Giám Đốc kinh doanh

Hình 0.1 Kho chứa sữa tươiGiám Đốc

Tính nhân lực

Nhân lực làm việc gián tiếp:

- Phòng tổ chức hành chính : 3 người

Nhân lực làm việc trực tiếp: là những người làm việc tại các phân xưởng

Bảng 6.1: Bảng tổng kết nhân lực làm việc trực tiếp

STT Nhiệm vụ Số lượng người/ca

14 Vận chuyển sản phẩm qua kho 3 9

15 Cán bộ quản lí phân xưởng 1 3

16 Quản lý kho thành phẩm 1 3

17 Cung cấp nước, làm mềm nước 1 3

Tổng nhân lực của nhà máy: 84 + 21 = 105 người

Vậy số nhân lực đông nhất trong 1 ca là: 28 + 21 = 49 người.

TÍNH XÂY DỰNG

Đặc điểm khu đất xây dựng nhà máy

Nhà máy sẽ được xây dựng tại khu công nghiệp Hoà Khánh, Thành phố Đà Nẵng Đây là một địa điểm khá thuận lợi với những đặc điểm sau:

+ Địa hình: Đẹp, thoáng, rộng, bằng phẳng, nằm trên đường quốc lộ, đáp ứng yêu cầu của một nhà máy sữa, có khả năng mở rộng sản xuất

+ Địa chất: Là một vùng đất ổn định (khả năng chịu đựng > 2,5kg/cm2, ở dưới đất không có khoáng sản)

+ Vệ sinh công nghiệp: khu đất nằm cuối hướng gió chủ đạo, cách ca khu dân cư, đảm bảo không ảnh hưởng đến người dân khu vực lân cận Đặc biệt khi xây dựng, nhà máy sẽ tạo khuôn viên cây xanh, góp phần tạo cảnh quan môi trường thoáng mát, và tạo mỹ quan cho nhà máy.

Các công trình xây dựng

7.2.1 Phân xưởng sản xuất chính

Kiến trúc công nghiệp 1 tầng chiếm nhiều diện tích, chi phí cho xây tường bao che, đường ống kỹ thuật lớn nhưng lại dễ xây dựng, cho phép bố trí tự do và di chuyển dễ dàng thiết bị khi cần hiện đại hóa đồng thời thuận lợi trong việc bố trí thiết bị vận chuyển, nâng, cũng như khá thuận lợi trong việc tổ chức chiếu sáng tự nhiên cho phân xưởng, đặc biệt đối với nhà máy sữa, thiết bị phần lớn là những thùng chứa nhỏ, gọn nên ta chọn nhà một tầng để xây dựng cho phân xưởng sản xuất chính

Có dạng hình chữ nhật với kích thước:

- Chiều dài của phân xưởng sản xuất chính: 48 m

- Chiều rộng phân xưởng sản xuất chính: 18 m

- Chiều cao: 7.2m không tính mái

- Có bước cột: B = 6 m với số lượng 8 bước cột

- Nhịp nhà: chọn nhà 1 nhịp

- Diện tích của phân xưởng: 48 x 18 = 864 m 2 Đặc điểm nhà

Kết cấu: Xây nhà bê tông cốt thép một tầng, cột chịu lực 400 × 600 mm, tường bao che dày 200 mm, tường ngăn dày 200mm

Cửa: Sử dụng cửa đẩy ngang bằng thép đối với cửa chính và cửa kính lật ngang đối với cửa sổ, cửa sổ có kích thước 2000 × 2000 mm

Cửa chính có kích thước: 4000 × 4200 mm, 2000 × 2400 mm

Nền có cấu trúc gồm 5 lớp:

- Lớp bê tông chịu lực

- Lớp tôn: che mưa, gió, cấu tạo thoát nước nhanh

- Dầm thép chịu lực: trung gian chịu lực, đảm bảo độ thoáng khí

- Khung thép: nâng đỡ và chịu lực

Vị trí phân xưởng sản xuất chính: đặt ở giữa khu đất quy hoạch của nhà máy, các phân xưởng và kho có liên quan đặt lân cận như: kho nguyên liệu, kho thành phẩm, phân xưởng cơ điện, nồi hơi, khu hành chính…

Kho là nơi chứa: hạt sen, bao bì, Amylase, đường và được ngăn bởi vách ngăn Khu chứa hạt sen:

Hạt sen được bảo quản ở trong bao bì, mỗi bao đựng 100kg

Chọn tháng cao nhất là 84 ca Lượng hạt sen được dùng trong 1 ca là 395,18kg Suy ra tháng cao nhất cần dùng lượng hạt sen là 33195,12 kg Suy ra số bao cần chứa hạt sen trong 100kg là 332 bao

1 bao chiếm 0,5m 2 suy ra diện tích để chứa đủ hạt sen là 166 m 2 Để tiết kiệm diện tích 3 bao sẽ được xếp chồng lên nhau nên diện tích để chứa đủ hạt sen là 55,33 m 2

Vậy chọn kho có diện tích Sk ` (m 2 ) với kích thước:

Khu chứa phụ gia, bao bì:

Chọn chiều cao của khu chứa phụ gia là 6 m

Diện tích khu chứa phụ gia là: 18 m 2 với kích thước: 6×3×6 (m)

Giả sử khu chứa bao bì và lối di chuyển có diện tích là: 24 m 2

Phòng điều hành sản xuất:

Dành cho cán bộ quản lí và quản đốc phân xưởng, chọn diện tích phòng là 18 m 2 Chọn kích thước phòng: 6 × 3 × 6 m

Vậy kích thước toàn bộ khu nguyên vật liệu là: 18 × 6 × 6 (m)

Diện tích khu nguyên liệu là 108m 2

Kho chứa sữa hạt sen được bảo quản ở nhiệt độ thường

1 ca sản xuất được 709 thùng sữa hạt sen, vậy 1 ngày sản xuất được 1418 thùng Diện tích chiếm chỗ mỗi thùng là 0,4x0,2 =0,08m 2

Thùng carton chứa sữa hạt sen bảo quản trong kho được xếp thành từng chồng, mỗi chồng gồm 2 pallet chồng lên nhau, mỗi pallet chất cao được 10 thùng Chiều cao mỗi chồng :

Diện tích phần kho chứa sữa hạt sen là:

- n: Số ngày bảo quản, n = 5 ngày

- nc:Số chai trong một thùng, nc = 28 chai

- nk:Số thùng trong một chồng, nk = 20 thùng

- N:Số chai sản xuất trong ngày, N = 33332 (chai/ngày)

- f: Diện tích chiếm chổ mỗi thùng, f = 0,08 m 2

- a: Hệ số tính đến khoảng cách giữa các thùng, chọn a = 1.1

Diện tích lối đi chiếm 40%

Tổng diện tích khu chứa thành phẩm sữa hạt sen:

Chọn kích thước của kho W × L × H: 8× 6 × 5,4 m

Vậy diện tích kho thành phẩm là 48m 2

- Phó giám đốc kĩ thuật : 4 × 4 × 4,2 m

- Phó giám đốc kinh tế : 4 × 4 × 4,2 m

- Phòng tổ chức hành chính : 4 × 4 × 4,2 m

- Phòng kế hoạch đầu tư : 6 × 4 × 4,2 m

- Phòng hành chính nhân sự : 6 × 4 × 4,2 m

- Vậy kích thước của tầng 1 là: 20 × 8 × 4,2 m

Vậy kích thước của tầng 2 là: 20 × 8 × 4,2 m

Nhà hành chính hai tầng có kích thước là: 12 × 8 × 8,4 m

Diện tích khu hành chính là 96m 2

Tính theo tiêu chuẩn 2,25 m 2 cho mỗi người ăn

Diện tích các phòng được tính tối thiểu cho 2/3 số người của ca đông nhất Diện tích nhà ăn tối thiểu: 2,25 × 49 × 2/3 = 73,5 m 2

Chọn kích thước nhà ăn: 13 × 6 × 6 m

Vậy diện tích nhà ăn là : 78m 2

Nhà để xe cho cán bộ, công nhân tính cho 2/3 số người làm việc trong ca đông nhất, số người đông nhất trong một ca: 2/3 × 49 = 33 người

Tính diện tích cho 1 xe máy là 1.5 m 2 Giả sử mọi người đều đi xe máy, ta có diện tích nhà để xe cho công nhân là: 49,5m 2 , chọn kích thước: 9 × 6 × 6 m

Vậy ta chọn 1 nhà để xe có kích thước là: 12 × 6 × 3,6 m

Diện tích nhà để xe là 72m 2

Xe chở nguyên liệu, sản phẩm : 3

Xe đưa đón công nhân : 2

Xe chở ban lãnh đạo : 1

Diện tích theo quy chuẩn: 12 m 2 /xe Tính cho 6 xe ta được diện tích khu này là:

Chọn gara ô tô có kích thước là 12 x 6 x 3,6 m

Vậy diện tích của gara ô tô là 72m 2

Phân xưởng cơ khí có nhiệm vụ sữa chữa các thiết bị máy móc trong nhà máy, đồng thời còn gia công chế tạo theo cải tiến kĩ thuật, phát huy sáng kiến mới

Vậy diện tích của phân xưởng cơ khí là 12 × 6 = 72m 2

Trạm biến áp thường được đặt ở nơi ít người qua lại, thường bố trí ở một góc nhà máy, kề đường giao thông và đặt gần nơi tiêu thụ điện nhiều nhất

Diện tích trạm biến thường trong khoản từ 9 – 16 m 2 Chọn diện tích trạm biến áp là 16 m 2

Vậy kích thước trạm biến áp là 4 × 4 × 4.2 m

7.2.10 Nhà phát điện dự phòng Đề phòng mất điện khi sản xuất, nhà máy cần có máy phát điện dự phòng cho phân xưởng sản xuất Đảm bảo an toàn, chọn kích thước nhà phát điện là 6 × 6 × 4,2 m

Diện tích trạm phát điện dự phòng là 36m 2

Chọn kích thước khu cấp nước là 12 × 6 × 4,2 m

Vậy diện tích khu cấp nước là 12 × 6 = 72 m 2

7.2.12 Phân xưởng lò hơi Đặt ở gần nơi tiêu thụ chính, đảm bảo yêu cầu đốt trong 2 tháng Lò hơi đặt ở ngoài có mái che Diện tích phân xưởng chủa yếu phụ thuộc vào kích thước nồi hơi Đặt lò hơi cách tường 3m

Chọn kích thước phân xưởng: 7,5 × 6,5 × 6 m

Vậy diện tích phân xưởng nồi hơi: 48,75 m 2

Bất kỳ một nhà máy thực phẩm nào nhất thiết phải có nhà sinh hoạt vệ sinh, trong đó gồm các khu vực sau: Nhà vệ sinh, phòng tắm rửa, phòng phát quần áo bảo hộ lao động và thay mặc, phòng giặt là và một số phòng đặc biệt khác,…

Nhà được bố trí ở cuối hướng gió và được chia ra nhiều phòng dành cho nam và cho nữ: phòng vệ sinh nam, phòng tắm nam, phòng để và thay áo quần nam, phòng vệ sinh nữ, phòng tắm nữ, phòng để và thay áo quần nữ, phòng giặt là, phòng phát áo quần và bảo hộ lao động

Trong nhà máy công nhân nam chiếm đa số và thường chiếm tỉ lệ 70%, còn nữ chiếm 30%:

Các phòng dành riêng cho nam:

- Nhà tắm: Tính cho 60% số công nhân của ca đông nhất và 8 công nhân/phòng tắm nên ta có số phòng tắm là: 60% × 35/8 = 2,62

Vậy chọn 3 phòng với kích thước mỗi phòng là 1 × 1 m

Chọn 2 phòng, kích thước mỗi phòng 2 × 1,2 m

Các phòng dành riêng cho nữ:

Tính cho 60% số công nhân của ca đông nhất và 8 (công nhân/phòng tắm) nên ta có số phòng tắm là: 60% × 15/8 = 1,12

Chọn 2 phòng với kích thước mỗi phòng là: 1 × 1 m

Chọn 2 phòng, kích thước mỗi phòng: 1 × 1,2 m

- Phòng giặt là và phát áo quần, bảo hộ lao động:

Tổng diện tích nhà sinh hoạt vệ sinh:

Diện tích nhà sinh hoạt là 36m 2

- Đường kính đài chứa nước : 5 m

- Chiều cao thân đài nước : 6,5 m

- Dầu FO dùng trong lò hơi

- Xăng và dầu DO cho xe và máy phát điện

- Dầu nhờn để bôi trơn máy móc

Dựa vào năng suất và nhu cầu của nhà máy, chọn kích thước: 6 × 4 × 4,2m Vậy diện tích kho nhiên liệu là 24m 2

Xây dựng 2 cái ở 2 cổng vào nhà máy với diện tích mỗi nhà là 9 m 2

Chọn hai nhà có kích thước: 3 × 3 × 4,2 m

7.2.17 Khu xử lí nước thải Để đảm bảo yêu cầu vệ sinh, đường ống dẫn nước thải thường chôn ngầm sâu dưới đất, hoặc rãnh có nắp đậy kín, phải đảm bảo trong vấn đề tự chảy

Thông thường, đường nước thải chung của nhà máy được nối liền với cống ngầm của thành phố sau khi qua khâu xử lý nước thải và nếu không có thì phải làm đường nước riêng, lúc này nước thải phải qua xử lý tốt mới được đổ ra sông ngòi, hồ, ao,…

Chọn kích thước của khu xử lý nước thải: 18 × 9 × 6 m

Vậy diện tích của khu xử lí nước thải : 18 × 9 = 144m 2

7.2.18 Khu đất mở rộng Để thuận tiện cho việc mở rộng sản xuất sau này thì trong nhà máy có một phần đất mở rộng Diện tích đất mở rộng bằng 100% diện tích của phân xưởng sản xuất chính

Diện tích khu đất mở rộng: 1 × 864 = 864m 2 Chọn kích thước: 48 × 18 m

Phân xưởng lạnh là nơi đặt thiết bị làm lạnh để cung cấp hơi lạnh cho các quá trình sản xuất

Diện tích phân xưởng chủ yếu phụ thuộc vào hệ thống làm mát Chiller công nghiệp Model MG-420C

Chọn kích thước phân xưởng 7,5 × 6,5 × 6 m

Vậy diện tích phân xưởng lạnh là 48,75 m 2

7.2.20 Đường giao thông trong nhà máy

Nhà máy được bảo vệ bằng tường cao, kèm theo rặng cây ngăn bụi xung quanh nhà máy Mặt bằng nhà máy quang đãng, đường đi bằng phẳng, cao ráo, dễ thoát nước

Nhà máy ngoài cổng chính còn có thêm một cổng phụ đảm bảo việc đi lại cho xe lớn cũng như cho người lao động

Việc trồng cây xanh theo qui định: Khoảng cách từ thân cây và vòm lá ngoài cùng

Các đường chính rãi nhựa, đường nhỏ rải sỏi, theo quy định :

- Đường ô tô cụt có vòng cua bán kính 12m để ô tô quay đầu

Bảng 7.1: Bảng tổng kết các công trình xây dựng toàn nhà máy

STT Tên công trình Kích thước (m) Diện tích (m 2 )

1 Phân xưởng sản xuất chính 48×18×9,2 864

10 Nhà phát điện dự phòng 6×6×4,2 36

17 Khu xử lý nước thải 18×9×4,6 162

Tổng diện tích các công trình 2755,13 m 2

Tính khu đất xây dựng nhà máy

Fkđ: Diện tích khu đất xây dựng nhà máy

Fxd: Tổng diện tích của công trình, Fxd = 2755,13 m 2

Kxd: Hệ số xây dựng Đối với nhà máy thực phẩm, Kxd = 33÷50 %

0,35 = 7871,8m 2 Chọn diện tích khu đất của nhà máy là: 8000 m 2 có kích thước 100 × 80m

7.3.2 Tính hệ số sử dụng K sd

Ksd: Hệ số sử dụng, nó đánh giá chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật tổng mặt bằng nhà máy

Fsd: Diện tích sử dụng nhà máy

Fsd = Fcx + Fgt + Fhl + Fxd

Fcx: diện tích trồng cây xanh

Fhl: diện tích hành lang

Fgt: diện tích đất giao thông

TÍNH NĂNG LƯỢNG

Tính chi phí nhiệt – hơi

Trong nhà máy có nhiều thiết bị dùng hơi nước để cung cấp nhiệt phục vụ cho dây chuyền sản xuất Dùng hơi có nhiều thuận lợi hơn so với các nguồn nhiệt khác do có những ưu điểm sau:

Không độc hại, không ăn mòn thiết bị

Truyền nhiệt đều và tránh xảy ra quá nhiệt cục bộ

Dễ điều chỉnh nhiệt độ bằng cách điều chỉnh áp suất Đảm bảo vệ sinh cho dây chuyền sản xuất

Lượng nhiệt lượng cung cấp trong một công đoạn:

Qnâng nhiệt + Qgiữ nhiệt + Qngưng tụ hơi nước

8.1.1 Các công thức sử dụng trong tính toán

Nhiệt lượng do đun nóng thiết bị Q1:

+ K1: Khối lượng thiết bị (kg)

+ tc: Nhiệt độ cuối cùng của quá trình nâng nhiệt (°C)

+ t1: Nhiệt độ ban đầu của thiết bị (°C)

+ C1: Nhiệt dung riêng của vật liệu (kJ/kg.độ)

Nhiệt lượng do đun nóng khối nguyên liệu Q2:

+ K2: Khối lượng khối nguyên liệu (kg)

+ C2: Nhiệt dung riêng của nguyên liệu ở nhiệt độ t1 (kJ/kg.độ)

Nhiệt lượng tổn thất ra môi trường xung quanh Q3:

+ F: Diện tích toàn phần thiết bị (m 2 )

+ T1: Thời gian nâng nhiệt (giây)

+ ttb: Nhiệt độ trung bình của vỏ ngoài của thiết bị: ttb = 𝑡𝑐+𝑡1

2 + α: Hệ số tỏa nhiệt ra môi trường xung quanh: α = 9.3 + 0.058 x ttb (W/m 2 độ) Nhiệt lượng tiêu tốn trong quá trình nâng nhiệt:

+ Q1 : Nhiệt lượng đun nóng thiết bị

+ Q2 : Nhiệt đun nóng khối nguyên liệu

+ Q3 : Nhiệt lượng tổn thất ra môi trường xung quanh

Lượng nhiệt duy trì cho khối nguyên liệu:

T2 : Thời gian giữ nhiệt (giây) t1 : Nhiệt độ môi trường (°C)

- + ttb : Nhiệt độ trung bình của vỏ ngoài của thiết bị

- + α : Hệ số tỏa nhiệt ra môi trường xung quanh: α = 9.3 + 0.058 x ttb

(W/m 2 độ) Nhiệt lượng do nước ngưng mang ra:

- Dnn: Lượng hơi nước ngưng (kg)

- Cnn: Nhiệt dung riêng của nước ngưng (kJ/kg.độ)

- tnn: Nhiệt độ nước ngưng (°C)

- Nhiệt ngưng tụ hơi nước:

+ r: Ẩn nhiệt ngưng tụ hơi nước (kJ/kg)

+ W: Lượng ẩm bốc hơi từ nồi trên một đơn vị diện tích trong 1 giờ

+ ω: Vận tốc của không khí, ω = 0.5 (m/s) ΔP = Pb − P (mmHg): Hiệu số áp suất hơi nước trong không khí

Nhiệt lượng tiêu tốn cho quá trình giữ nhiệt là:

Lượng hơi và nhiệt lượng có quan hệ theo hệ thức sau:

+ i: Hàm nhiệt của hơi nước ở nhiệt độ hơi đốt (kcal/kg)

+ λ: Hàm nhiệt của nước ở nhiệt độ hơi đốt (kcal/kg)

8.1.2 Tính nhiệt – hơi cho các công đoạn

8.1.2.1 Công đoạn phản ứng enzyme

Nhiệt tiêu tốn cho công đoạn gồm hai giai đoạn: Nâng nhiệt, giữ nhiệt

+ Nhiệt lượng do đun nóng thiết bị Q1 Áp dụng công thức (8.1) ta có:

K1: Khối lượng thiết bị, K1 = 450 (kg) tc : Nhiệt độ cuối cùng của quá trình nâng nhiệt: 60°C t1 : Nhiệt độ ban đầu của thiết bị, lấy bằng nhiệt độ môi trường: 25°C

C1 : Nhiệt dung riêng của thép: 0.5 (kJ/kg.độ) n : Số lượng thiết bị : 1

+ Nhiệt lượng đun nóng khối nguyên liệu Q2 Áp dụng công thức (8.2) ta có:

K2 : Khối lượng khối nguyên liệu

C2 : Nhiệt dung riêng của nguyên liệu ở nhiệt độ t1, (kJ/kg.độ) Ở nhiệt độ t1 = 25°C thì C2 = 2,49 (kJ/kg.độ)

+ Nhiệt lượng tổn thất ra môi trường xung quanh Q3 Áp dụng công thức (8.3) ta có:

F: Diện tích toàn phần thiết bị

Thiết bị thủy phân có kích thước 1800 x 2100 mm

Vậy ta có diện tích toàn phần hình trụ là:

T1: Thời gian nâng nhiệt, chọn 10 phút = 600 giây t1: Nhiệt độ môi trường, chọn t1 = 25°C, nhiệt độ phản ứng enzyme là: tc = 65°C ttb: Nhiệt độ trung bình của vỏ ngoài của thiết bị:

2 = 42,5°C α: Hệ số tỏa nhiệt ra môi trường xung quanh: α = 9.3 + 0.058 × ttb = 9.3 + 0.058 × 42,5 = 11,765 (W/m 2 độ)

Vậy tổng lượng nhiệt tiêu tốn qua quá trình nâng nhiệt là :

QNN = Q1 + Q2 + Q3 = 7875 + 306794 + 2466 = 317135 (kJ) Áp dụng công thức (8.7) lượng hơi nước cần là:

Hàm nhiệt của hơi nước: i = 2608,9 (kJ/kg)

Hàm nhiệt của nước: λ = 251 (kJ/kg)

Trong quá trình giữ nhiệt, nhiệt độ không thay đổi, nhiệt lượng tiêu tốn trong giai đoạn giữ nhiệt là lượng nhiệt cần thiết để bù đắp vào nhiệt lượng mất mát do nước bốc hơi trên bề mặt và lượng nhiệt tổn thất ra môi trường xung quanh Lượng nhiệt duy trì cho khối nguyên liệu Áp dụng công thức (8.4) ta có:

F: Diện tích thiết bị nồi , F = 10,38 m 2

T2: Thời gian giữ nhiệt là thời gian công đoạn (90 phút) t1: Nhiệt độ môi trường, t1 = 25°C ttb: Nhiệt độ trung bình của vỏ ngoài của thiết bị, ttb = 42,5°C α: Hệ số tỏa nhiệt ra môi trường xung quanh, α = 29,67 (W/m 2 độ)

Vậy lượng nhiệt duy trì cho khối nguyên liệu là:

Nhiệt lượng do nước ngưng mang ra Áp dụng công thức (8.5) Ta có:

Dnn : Lượng hơi nước ngưng, giả sử lượng hơi nước ngưng chính bằng lượng hơi cấp trong giai đoạn nâng nhiệt DNN (kg)

Cnn : Nhiệt dung riêng của nước ngưng ở 60°C và áp suất 1atm là: 0,996 kcal/kg.độ = 4,178 kJ/kg.độ tnn : Nhiệt độ nước ngưng ở đây được coi như nhiệt độ của hơi cung cấp

Vậy tổng nhiệt lượng tiêu tốn cho quá trình giữ nhiệt là:

QGN = Q4 + Q5 = 22191 + 33716,5 = 55907,5 (kJ) Áp dụng công thức (8.7) lượng hơi nước cần là:

Hàm nhiệt của hơi nước: i = 2608,9 (kJ/kg)

Hàm nhiệt của nước: λ = 251 (kJ/kg)

Vậy tổng chi phí hơi cần thiết cho quá trình là:

8.1.2.2 Công đoạn bất hoạt enzyme

Nhiệt tiêu tốn cho công đoạn gồm hai giai đoạn: Nâng nhiệt, giữ nhiệt

Nhiệt lượng do đun nóng thiết bị Q1 Áp dụng công thức (8.1) ta có:

K1: Khối lượng thiết bị, K1 = 450 (kg) tc : Nhiệt độ cuối cùng của quá trình nâng nhiệt: 95°C t1 : Nhiệt độ ban đầu của thiết bị, lấy bằng nhiệt độ môi trường: 60°C

C1 : Nhiệt dung riêng của thép: 0.5 (kJ/kg.độ) n : Số lượng thiết bị : 1

Nhiệt lượng đun nóng khối nguyên liệu Q2 Áp dụng công thức (8.2) ta có:

K2 : Khối lượng khối nguyên liệu

C2 : Nhiệt dung riêng của nguyên liệu ở nhiệt độ t1, (kJ/kg.độ) Ở nhiệt độ t1 = 60°C thì C2 = 2,52 (kJ/kg.độ)

+ Nhiệt lượng tổn thất ra môi trường xung quanh Q3 Áp dụng công thức (8.3) ta có:

F: Diện tích toàn phần thiết bị

Thiết bị thủy phân có kích thước 1800 x 2100 mm

Vậy ta có diện tích toàn phần hình trụ là:

T1: Thời gian nâng nhiệt, chọn 10 phút = 600 giây t1: Nhiệt độ môi trường, chọn t1 = 60°C, nhiệt độ bất hoạt enzyme là: tc = 95°C ttb: Nhiệt độ trung bình của vỏ ngoài của thiết bị:

2 = 77,5°C α: Hệ số tỏa nhiệt ra môi trường xung quanh: α = 9,3 + 0,058 × ttb = 9.3 + 0.058 × 77,5 = 13,8 (W/m 2 độ)

Vậy tổng lượng nhiệt tiêu tốn qua quá trình nâng nhiệt là :

QNN = Q1 + Q2 + Q3 = 7875 + 310491 + 2892 = 321258 (kJ) Áp dụng công thức (8.7) lượng hơi nước cần là:

Hàm nhiệt của hơi nước: i = 2667,3 (kJ/kg)

Hàm nhiệt của nước: λ = 398 (kJ/kg)

Trong quá trình giữ nhiệt, nhiệt độ không thay đổi, nhiệt lượng tiêu tốn trong giai đoạn giữ nhiệt là lượng nhiệt cần thiết để bù đắp vào nhiệt lượng mất mát do nước bốc hơi trên bề mặt và lượng nhiệt tổn thất ra môi trường xung quanh Lượng nhiệt duy trì cho khối nguyên liệu Áp dụng công thức (8.4) ta có:

F: Diện tích thiết bị nồi , F = 19,96 m 2

T2: Thời gian giữ nhiệt là thời gian công đoạn (60 phút) t1 = 60°C ttb: Nhiệt độ trung bình của vỏ ngoài của thiết bị, ttb = 77,5 °C α: Hệ số tỏa nhiệt ra môi trường xung quanh, α = 11,765 (W/m 2 độ)

Vậy lượng nhiệt duy trì cho khối nguyên liệu là:

Nhiệt lượng do nước ngưng mang ra Áp dụng công thức (8.5) Ta có:

Dnn : Lượng hơi nước ngưng, giả sử lượng hơi nước ngưng chính bằng lượng hơi cấp trong giai đoạn nâng nhiệt DNN (kg)

Cnn : Nhiệt dung riêng của nước ngưng ở 95°C và áp suất 1atm là: 0,999 kcal/kg.độ = 4.178 kJ/kg.độ tnn : Nhiệt độ nước ngưng ở đây được coi như nhiệt độ của hơi cung cấp 95°C

Vậy tổng nhiệt lượng tiêu tốn cho quá trình giữ nhiệt là:

QGN = Q4 + Q5 = 14794 + 56202,5 = 70996,5 (kJ) Áp dụng công thức (8.7) lượng hơi nước cần là:

Hàm nhiệt của hơi nước: i = 2667,3 (kJ/kg)

Hàm nhiệt của nước: λ = 398 (kJ/kg)

2667,3− 398 = 31,3 (kg) Vậy tổng chi phí hơi cần thiết cho quá trình là:

8.1.2.3 Công đoạn tiệt trùng UHT

Thiết bị tiệt trùng và làm nguội GS-UHT-4A có tiêu hao hơi 130 kg/h Thời gian tiệt trùng là 15 phút, tổng lượng hơi tiêu tốn cho công đoạn tiệt trùng là:

Vậy lượng hơi tiêu tốn cho công đoạn tiệt trùng trong một ngày là:

8.1.3 Bảng tổng kết lượng hơi dùng trong nhà máy một ngày

Dựa vào các thông số đã tính toán ở trên, ta lập được bản tổng kết về lượng hơi tiêu thụ trong một ngày của nhà máy như sau:

Bảng 8.1: Bảng tổng kết hơi dùng trong nhà máy

STT Công đoạn Lượng tiêu thụ

Tổng lượng hơi sử dụng cho các quá trình truyền nhiệt trong nhà máy là:

1111,11 (kg/ngày) Lượng hơi cần cung cấp: DH = Dm + Dph

Trong đó: Dph : Lượng hơi dùng cho vệ sinh thiết bị, đường ống, bề mặt sàn, tiệt trùng thiết bị ban đầu

Giả sử: Dph = 0,25 × Dm = 0,25 × 1114,16 = 278,54 (kg/ngày)

Tính nhiên liệu

Sử dụng than làm nguồn chất đốt cấp nhiệt cho nồi hơi Nhiệt lượng 1 kg than cung cấp là 7200 kcal

Lượng nhiên liệu yêu cầu cho nồi hơi được tính là:

D là năng suất hơi thực tế, D= 2850 (kg/ngày) ih là nhiệt hàm của hơi ở áp suất làm việc (kcal/kg); ih= 660,9 kcal/kg in là nhiệt hàm của nước đưa vào nồi hơi (kcal/kg); in = 165,7 kcal/kg

Q là nhiệt lượng của nhiên liệu than, (kcal/kg); Q = 7200 kcal n là hệ số sử dụng của nồi hơi, (%); n = 0,8

Hệ số đốt cháy là 90% Lượng than thực tế cần dùng:

0,9 = 272,25 (kg/ngày) Lượng than cần dùng trong một tháng: 272,25 x 30 = 8167,5 (kg/tháng)

Lượng nhiên liệu dầu FO yêu cầu cho nồi hơi được tính như sau:

D là năng suất hơi thực tế, D = 2850 (kg/ngày) ih là nhiệt hàm của hơi ở áp suất làm việc (kcal/kg); ih= 660,9 kcal/kg in là nhiệt hàm của nước đưa vào nồi hơi (kcal/kg); in = 165,7 kcal/kg

Q là nhiệt lượng của nhiên liệu dầu FO (kcal/kg); Q = 5500 kcal n là hệ số sử dụng của nồi hơi, (%); n = 0.8

5500 𝑥 0,8 = 320,75 (kg/ngày) hay 330,67 (lít/ngày) Khối lượng riêng của dầu FO: 0,97 (kg/l)

Lượng dầu FO dùng trong 1 tháng:

Dự phòng để chạy máy phát điện đề phòng trường hợp mất điện

Sử dụng 4 lít/ngày Một năm sử dụng là: 4 x 289 = 1156 (lít)

Dùng bôi trơn thiết bị Định mức: 2 lít/ngày

Trong một năm dùng: 2 x 289 = 578 (lít)

Sử dụng cho các xe của nhà máy, các thiết bị dùng xăng

Lượng xăng sử dụng cho một ngày là 70 lít

Lượng xăng sử dụng cho một năm: 70 × 289 = 20230 (lít).

Tính cấp thoát nước

8.3.1 Nước dùng cho sản xuất

Nước dùng trong sản xuất là nước tham gia trực tiếp vào quá trình sản xuất sữa, bao gồm:

Thể tích nước cần cung cấp trong công đoạn ngâm hạt sen: 326,03 lít

Thể tích nước cần cung cấp trong công đoạn nghiền ướt: 3244 lít

Vậy thể tích nước được dùng sản xuất trong 1 ngày:

8.3.2 Nước dùng vệ sinh thiết bị

Thể tích nước vệ sinh thiết bị lấy trung bình 3 m 3 /h, tương đương 72 m 3 /ngày

8.3.3 Nước phục vụ cho lò hơi

Lượng nước dùng cho lò hơi phụ thuộc vào lượng hơi cần cho nhà máy sử dụng:

DH = 2706,63 (kg/ngày) = 2,707 tấn/ngày

Trong lò hơi, trung bình cứ 1 m 3 nước bốc hơi trong 1 giờ sẽ thu được 1 tấn hơi Vậy để thu được trung bình 2,707 tấn hơi thì cần 2,707 m 3 nước

8.3.4 Nước dùng cho sinh hoạt

Chọn ca làm việc đông nhất là 49 người

Nước dùng cho vệ sinh, tắm: nước dùng cho 1 người là 40 lít/ ngày Tính cho 60% cán bộ công nhân trong ca

Lượng nước dùng trong 1 ngày: 40 x 60% x 49 x 3 = 3528 (lít/ngày)

Nước dùng cho nhà ăn tập thể, tính 1 người là 30 lít/ngày thì lượng nước dùng trong 1 ngày: 30 x 60% x 49 x 3 &46 (lít/ngày)

Nước tưới đường và cây xanh: Nước dùng để tưới 1 m 2 trong 1 ngày là 1.5 lít nước Chọn 4000 lít/ ngày để tưới cho cây xanh và đường

Tổng lượng nước dùng trong sinh hoạt:

Vậy tổng lượng nước mà nhà máy sử dụng trong 1 ngày:

Vtổng = Vsản xuất + Vvệ sinh + Vlò hơi + Vsinh hoạt

Ngoài ra, còn có nước dự trữ cứu hỏa Nhà chứa dụng cụ cứu hóa V < 25000 m 3 nên dùng 1 cột chữa cháy với 1 cột định mức là 2,5 lít/giây

Dự trữ đủ chữa cháy trong 3 giờ: 2.5 x 3600 x 3 = 27000 lít = 27 m 3 Lượng nước này không bị tiêu hao khi không có sự cố nên không tính và0 lượng nước sử dụng hằng ngày

Thoát nước chia thành 2 loại:

Từ những nơi như các giàn ngưng tụ, nước làm nguội gián tiếp ở các thiết bị trao đổi nhiệt Để tiết kiệm, nước ngưng về được trộn với nguồn nước lạnh đã xử lý có thể tập trung vào các thùng chứa để cung cấp lại cho nồi hơi hoặc sử dụng vào các nơi không yêu cầu có độ sạch cao

Bao gồm nước từ khu vệ sinh, nước rửa thiết bị, nước rửa sàn nhà… Loại nước này chứa nhiều tạp chất hữu cơ, vi sinh vật nên không sử dụng lại được Tuỳ theo mức độ nhiễm bẩn và yêu cầu về chất lượng nước trước khi thải mà ta có biện pháp xử lí thích hợp Rãnh thoát nước này phải có nắp đậy

Hệ thống thoát nước được bố trí xung quanh phân xưởng chính để thoát nước kịp thời khi có mưa to, nền nhà phân xưởng sản xuất chính có độ nghiêng thích hợp để nước dễ dàng chảy ra ngoài

Hai loại này không được nối chung nhau

Lượng nước thải trong sản xuất bằng lượng nước của vệ sinh thiết bị: 4,5 (m 3 /ngày)

Lượng nước thải do sinh hoạt bằng lượng nước dùng cho sinh hoạt: 4,548 m 3 /ngày đường ống dẫn nước thải.

KIỂM TRA SẢN XUẤT VÀ SẢN PHẨM

Mục đích

Kiểm tra sản xuất và chất lượng sản phẩm là một trong những công tác trọng yếu trong các ngành công nghiệp nói chung và ngành công nghiệp thực phẩm nói riêng

Quá trình kiểm tra sản xuất nhằm đảm bảo năng suất thực hiện của hệ thống vận hành sản xuất như đảm bảo máy móc thiết bị hoạt động ở khả năng cao nhất nhưng vẫn tiết kiệm và khấu hao thấp, công nhân được đào tạo chuyên nghiệp để thao tác đúng kỹ thuật, nhằm hạn chế tối đa những sự cố kỹ thuật, sự cố quy trình vận hành, hư hỏng về thiết bị, máy móc và tai nạn lao động đối với công nhân, từ đó sẽ đảm bảo được chất lượng, năng suất sản phẩm Kiểm tra sản xuất giúp ta đánh giá được tình hình hoạt động của nhà máy và đề ra biện pháp, kế hoạch thực hiện hợp lý Qua đó, phát hiện ra những sai sót để điều chỉnh hoặc có biện pháp cải tiến kỹ thuật để nhà máy hoạt động tốt

Kiểm tra chất lượng sản phẩm để đảm bảo chắc chắn sản phẩm tới tay người tiêu dùng tốt nhất cũng như đáp ứng đủ các điều luật quy định về vệ sinh an toàn thực phẩm, luật bảo vệ người tiêu dùng… Kiểm tra chất lượng sản phẩm còn giúp cải thiện hệ thống vận hành của nhà máy, tìm ra quy luật và kiểm soát chặt chẽ chất lượng của sản phẩm sau quá trình sản xuất để từ đó kết luận được những nguyên nhân khắc phục, thay đổi để cải tiến.

Nội dung chính

- Kiểm tra đầu vào: Hạt sen nguyên liệu, độ ẩm, nấm mốc, tạp chất

- Kiểm tra các công đoạn trong quy trình sản xuất

- Kiểm tra các yếu tố khác: Hoá chất vệ sinh thiết bị và vệ sinh nhà máy, dụng cụ sản xuất, bảo hộ lao động, thao tác công nhân, tình trạng thiết bị, máy móc…

Chỉ tiêu cảm quan: Màu trắng ngà, lớp ngoài căng tròn, không có mùi lạ, hương đồng đều, bám ít bụi đất, không bị ẩm mốc

Kiểm nghiệm chỉ tiêu hóa lý và vi sinh vật:

Tổng số vi sinh vật hiếu khí: 2,3x10 4 CFU/g

Tổng số bào tử nấm mốc men: không phát hiện (LOG: 1 CFU/g) Độ ẩm: 13g/100g

Hàm lượng Cadmi: 0,095 mg/kg

Hàm lượng Chì: 0,032 mg/kg

9.2.2 Kiểm tra các công đoạn trong quy trình sản xuất

Bảng 9.1: Bảng tổng kết kiểm tra trong các giai đoạn của quy trình sản xuất STT Tên công đoạn Chỉ tiêu cần kiểm tra Chế độ kiểm tra

1 Làm sạch Kiểm tra sạch bụi bẩn, tạp chất, hạt không đạt tiêu chuẩn

2 Ngâm Nhiệt độ nước Mỗi mẻ

3 Nghiền Chất lượng nước, độ mịn Theo yêu cầu

4 Thủy phân Kiểm tra enzyme, nhiệt độ Mỗi mẻ

5 Lọc housing Kiểm tra lượng bã Sau thủy phân

6 Làm lạnh Kiểm tra nhiệt độ, kiểm tra chất lượng Thường xuyên

7 Phối trộn Tỉ lệ phối trộn, hàm lượng chất khô, màu sắc, trạng thái dịch sữa Thường xuyên

8 Đồng hóa Nhiệt độ, độ đồng nhất của sữa Thường xuyên

9 Tiệt trùng UHT Nhiệt độ, thời gian tiệt trùng, vi sinh vật còn lại sau tiệt trùng Thường xuyên

Trạng thái của hộp sữa

Thể tích hộp sữa Chế độ vô trùng khi rót

Cách sắp xếp trong kho

Thường xuyên Nhiệt độ trong kho

Trạng thái hộp sản phẩm, nhãn, date

Theo Quyết định số 46/2007/QĐ-BYT ngày 19/12/2007 của Bộ trưởng Bộ Y tế các sản phẩm được tiệt trùng bằng phương pháp UHT cần kiểm tra giới hạn cho phép vi sinh vật trong sản phẩm sữa:

- E Coli: Không có (hoặc