Cân bằng vật chất mới

Cân bằng vật chất mới

Đồ án thiết kế phân xưởng sản xuất shortening GVHD: TS.Lại Mai Hương CHƯƠNG 3 TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT Năng suất thiết kế tính theo sản phẩm - Shortening: 10 tấn thành phẩm/ ngày. 3.1. CHỌN THÀNH PHẦN NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT Bảng 3.1: Chọn thành phần nguyên liệu Thành phần nguyên liệu Phần trăm khối lượng(%) Dầu nành 35 Dầu palm stearin 30 Dầu RBD palm 20 Dầu palm olein 13 Monoglyceride và diglyceride 1,99 TBHQ 0,01 3.2. ƯỚC LƯNG TỔN THẤT QUA TỪNG CÔNG ĐOẠN (TÍNH THEO % KHỐI LƯNG) - Tổn thất tên đường ống từ bồn chứa đến bồn phối liệu: f bc-pl = 0,04% - Tổn thất trong quá trình phối liệu f pl = 0,2% - Tổn thất trên đường ống từ thiết bò phối liệu đến bơm f pl-b = 0,04% - Tổn thất trong quá trình bơm trộn f b = 0,2% - Tổn thất trên đường ống từ bơm đến thiết bò làm lạnh f b-ll = 0,04% - Tổn thất trong qúa trình làm lạnh f ll = 0,2%. - Tổn thất trên đường ống từ làm lạnh đến nhồi nhuyễn: f ll-nn = 0,04% - Tổn thất trong quá trình nhồi nhuyễn: f nn = 0,5% - Tổn thất trên đường ống từ nhồi nhuyễn đến bao gói: f nn-ba = 0,04% - Tổn thất trong quá trình bao gói: f ba = 0,5% - Tổn thất trên đường ống từ sau nhồi nhuyễn đến phối liệu: f nn-pl = 0,04% 3.3. TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT 3.3.1.Tính cho 100kg shortening thành phẩm  G tp = 100kg: khối lượng shortening thành phẩm  G trước bao gói: khối lượng shortening trước bao gói,kg SVTH: Vũ Lê Hoàng Vân Trang 47 Đồ án thiết kế phân xưởng sản xuất shortening GVHD: TS.Lại Mai Hương G tp = G rrước bao gói .(1 – f ba ) ⇔100 = G trước bao gói . ( 1− 0,5%) ⇒ G trước bao gói = 100/ (1− 0,5%) = 100,5025 kg. Hệ số dư lượng shortening vào thiết bò bao gói: 6% Khối lượng shortening thực sự vào thiết bò bao gói: G trước bao gói thức = G trước bao gói . (1+6%) = 100,5025.(1+6%) = 106,533 kg.  G trước nhồi nhuyễn :khối lượng nguyên liệu trước khi vào thiết bò nhồi nhuyễn, kg G trước bao gói thức = G trước nhồi nhuyễn .(1–f nn )(1–f nn-ba ) 106,533 = G trước nhồi nhuyễn .(1−0,5%)(1−0,04%) ⇒ G trước nhồi nhuyễn = 106,533/0,994602 = 107,111kg.  G trước làm lạnh :khối lượng nguyên liệu trước khi vào thiết bò làm lạnh, kg G trước nhồi nhuyễn = G trước làm lạnh .(1–f ll )(1–f ll-nn ) 107,111 = G trước làm lạnh .(1−0,2%)(1−0,04%) ⇒ G trước làm lạnh = 107,111/0,9981006 = 107,368kg.  G trước bơm trộn: khối lượng nguyên liệu trước khi bơm trộn, kg G trước lạm lạnh = (G trước bơm trộn + G Nitơ ).(1− f b ) 107,368 = ( G trước bơm trộn + 13%G trước bơm trộn ).(1− 0,2%) 107,368 = 1,13G trước bơm trộn . (1−0,2%) ⇒ G trước bơm trộn = 107,368/(1,13. 0,998) = 95,245 kg G hỗn hợp vào bơm trộn = 107,315/ (1− 0,2%) = 107,627 kg  G phối liệu : khối lượng nguyên liệu vào bồn phối liệu. G trước bơm trộn = G phối liệu .(1− f b ).(1−f pl- b ) = G phối liệu .(1−0,2%).(1−0,04%) ⇒ G phối liệu = G trước bơm trộn / 0,9976 = 95,245/ 0,9976 = 95,474 kg - Trường hợp tính nguyên liệu tiêu hao cho bắt đầu sản xuất 100kg shortening của mẻ đầu tiên G phối liệu là khối lượng của các thành phần nguyên liệu. Không có dòng hồi lưu sản phẩm. SVTH: Vũ Lê Hoàng Vân Trang 48 Đồ án thiết kế phân xưởng sản xuất shortening GVHD: TS.Lại Mai Hương  G nguyên liệu : tổng khối lượng nguyên liệu cần sử dụng, kg G phối liệu = G nguyên liệu . (1− f bc-pl ) 95,474 = G nguyên liệu .( 1− 0,04%) ⇒ G nguyên liệu = 95,474/ 0,9996= 95,512 kg Khối lượng palm stearin cần dùng=30%G nguyên liệu =30% . 95,512 = 28,654 kg Khối lượng dầu RBD palm cần dùng=20% G nguyên liệu =20% . 95,512 = 19,102 kg Khối lượng dầu nành được hydro hóa cần dùng=35% G nguyên liệu =35%.95,512= 33,429kg Khối lượng dầu palm olein = 13% G nguyên liệu =13%. 95,512 = 12,417 kg Khối lượng monoglyceride và diglyceride cần dùng= 1,99.% G nguyên liệu =1,99% . 95,512 = 1,91 kg. Khối lượng TBHQ cần dùng = 0,01% G nguyên liệu =0,01% . 95,512 = 0,00956 kg. Khối lượng N 2 cần sử dụng = 13% G trước bơm trộn = 13%. 95,245 = 12,382 kg Bảng3.2: Tiêu hao nguyên liệu cho 100kg shortening để sản xuất mẻ dầu tiên - Trường hợp tính lượng nguyên liệu tiêu hao cho sản xuất 100kg shortening của các mẻ tiếp theo G phối liệu gồm khối lượng nguyên liệu cần tiêu hao và dòng sản phẩm hồi lưu. G hồi lưu = G trước bao gói .6%.(1 – f nn-pl ) = 100,5025.6%.(1-0,04%) = 6,028kg. G nguyên liệu = G phối liệu − G hồi lưu = 95,474 − 6,028 = 89,446 kg. G nguyên liệu = G nguyên liệu thực . (1− f bc-pl ) 89,446 = G nguyên liệu thực .( 1− 0,04%) SVTH: Vũ Lê Hoàng Vân Trang Shortening 1000kg Palm stearin 28,654 kg Dầu plam RBD 19,102 kg Dầu nành hydro hóa 33,429 kg Dầu palm olein 12,417 kg Mono- diglyceride 1,91 kg TBHQ 0,00956 kg Nitơ 12,382 kg 49 Đồ án thiết kế phân xưởng sản xuất shortening GVHD: TS.Lại Mai Hương ⇒ G nguyên liệu thực = 89,446/ 0,9996= 89,482 kg Khối lượng palm stearin cần dùng= 30% G nguyên liệu thực =30%.89,482 = 26,844 kg Khối lượng dầu RBD palm cần dùng=20% G nguyên liệu thực =20%.89,482= 17,896kg Khối lượng dầu nành được hydro hóa cần dùng =35%G nguyên liệu thực =35%.89,482=31,319 kg Khối lượng dầu palm olein = 13% G nguyên liệu thực =13%. 89,482 = 11,633 kg Khối lượng monoglyceride và diglyceride cần dùng =1,99%G nguyên liệu thực = 1,99%. 89,482=1,7896 kg. Khối lượng TBHQ cần dùng = 0,01%G nguyên liệu thực = 0,01%. 89,482=0,00895 kg. Khối lượng N 2 cần sử dụng = 13% G trước bơm trộn = 13%. 95,245 = 12,382 kg Bảng3.3: Tiêu hao nguyên liệu cho 100kg shortening để sản xuất mẻ tiếp theo 3.3.2.Tính cho 10 tấn shortening - Năng suất nhà máy theo sản phẩm: Q =10 tấn / ngày - Lòch làm việc của nhà máy: + 1 ngày : 24 giờ + 1 tuần : 6 ngày + 1 tháng : 25 ngày + 1 năm : 300 ngày - Thời gian làm việc của nhà máy: + 1 ngày làm 3 ca + Ca 1 : 6h30 – 14h30 + Ca 2 : 14h30 – 22h30 + Ca 3 : 22h30 − 6h30 - Mỗi ngày, nhà máy làm 3 ca, mỗi ca sản xuất 8 mẻ. - Khối lượng thành phẩm sản xuất được trong một mẻ: SVTH: Vũ Lê Hoàng Vân Trang Shortening 100kg Palm stearin 26,844 kg Dầu plam RBD 17,896 kg Dầu nành hydro hóa 31,319 kg Dầu palm olein 11,633 kg Mono- diglyceride 1,7896 kg TBHQ 0,00895kg Nitơ 12,382 kg 50 Đồ án thiết kế phân xưởng sản xuất shortening GVHD: TS.Lại Mai Hương G tp mẻ = G tp ngày / 24 = 10 / 24 = 0,41 tấn/mẻ Bảng 3.4: Tiêu hao nguyên liệu cho mẻ đầu tiên Bảng 3.5: Tiêu hao nguyên liệu cho mẻ tiếp theo Bảng 3.6: Tổng lượng nguyên liệu tiêu hao cho 1 tuần sản xuất Nguyên liệu Khối lượng (kg) Palm stearin 16114,226 kg Dầu plam RBD 10742,82 kg Dầu nành hydro hóa 18799,93 kg Dầu palm olein 6982,802 kg Mono- diglyceride 1074,31 kg TBHQ 5,3737 kg Nitơ 7429,248 kg Bảng3.7: Khối lượng nguyên liệu và bán thành phẩm đi vào các thiết bò trong quy trình sản xuất shortening cho một mẻ Thiết bò Lượng nguyên liệu, bán thành phẩm SVTH: Vũ Lê Hoàng Vân Trang Shortening 416,666kg Palm stearin 119,39 kg Dầu plam RBD 79,596 kg Dầu nành hydro hóa 139,288 kg Dầu palm olein 51,735 kg Mono- diglyceride 7,959 kg TBHQ 0,0398 kg Nitơ 51,592 kg Shortening 416,666kg Palm stearin 111,852 kg Dầu plam RBD 74,568 kg Dầu nành hydro hóa 130,494 kg Dầu palm olein 48,469 kg Mono- diglyceride 7,457 kg TBHQ 0,0373 kg Nitơ 51,592 kg 51 Đồ án thiết kế phân xưởng sản xuất shortening GVHD: TS.Lại Mai Hương (kg) Phối trộn 397,807 Bơm trộn 448,444 Thiết bò làm lạnh 447,368 Thiết bò khuấy trộn ( thiết bò quay) 446,295 Van đẩy ( thiết bò đồng hóa) 446,295 Thiết bò rót sản phẩm 443,886 Thành phẩm 416,666 CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN CHỌN THIẾT BỊ: 4.1. THIẾT BỊ CHÍNH 4.1.1. Thiết bò phối trộn[24] - Khối lượng nguyên liệu vào thiết bò trong một mẻ: M 1 = 397,807 kg. - Thời gian phối trộn: T 1 = 20 phút= 0,33 giờ - Năng suất thiết kế của thiết bò phối trộn: SVTH: Vũ Lê Hoàng Vân Trang 52 Đồ án thiết kế phân xưởng sản xuất shortening GVHD: TS.Lại Mai Hương N 1 = M 1 / T 1 = 397,807 / 0,33 = 1193,423 kg/h ≈ 450 gallon/h. - Ta chọn thiết bò phối trộn của hãng Mueller 128882 với thể tích 450 gallon. - Thiết bò có vỏ áo để gia nhiệt. Nhiệt độ gia nhiệt tối đa của thiết bò là 400 0 F. Công suất ½ hp. Tốc độ quay của trục 1725 rpm. Nguồn điện sử dụng 230/260 V, 60Hz. Đường kính trục quay 7/8 inch. Kích thước :dài x rộng x cao:60 inch x 58 inch x 95 inch. 4.1.2. Bơm trộn[26] - Chọn thời gian bơm hết lượng nguyên liệu trong bồn phối trộn là 5 phút. - Năng suất lý thuyết của bơm: 397,807 / 5 / 60 = 4773,684 kg/h. - Chọn bơm loại 030UI của hãng Cherry Burrel năng suất 8,2 m 3 /h, đường kímh ống hút và ống đẩy 38,1 mm, áp suất làm việc tối đa13,8 bar, nhiệt độ làm việc -40 0 C đến 149 0 C, tốc độ quay bánh răng 600 rpm, chiều dài 417 mm, chiều rộng 216 mm, chiều cao 261mm. Khối lượng 59kg. Công suất động cơ 1,1 kW. 4.1.3. Thiết bò làm lạnh[21] - Khối lượng nguyên liệu vào thiết bò trong một mẻ: M 2 = 447,368 kg. - Thời gian phối trộn: T 2 = 1 phút= 0,0167 giờ - Năng suất thiết kế của thiết bò làm lạnh : N 2 = M 2 / T 2 = 447,368 / 0,0167 = 26842,111 kg/h. - Ta chọn thiết bò làm lạnh của hãng Gertenberg Schoder loại Kombinator 250L-6A. Với chiều dài 4100mm, chiều rộng 2300 mm. Năng suất(kg/h) 27000 Số lượng mạch tác nhân lạnh 6 Số ống làm lạnh trong một mạch tác nhân lạnh 1 Motor 18.5+22+22 Số lượng hộp bánh răng 6 Bề mặt truyền nhiệt(m 2 ) 1.5 Chiều rộng hình vành khuyên(mm) 11 Năng suất NH 3 (kW) ở -20 0 C 528/684/762 p suất làm việc của tác nhân lạnh ở 40 0 C(bar) 17/22 p suất làm việc của sản phẩm(bar) 75/120 SVTH: Vũ Lê Hoàng Vân Trang 53 Đồ án thiết kế phân xưởng sản xuất shortening GVHD: TS.Lại Mai Hương Nhiệt độ làm việc( 0 C) -30 Đường kính/ chiều dài ống làm lạnh (mm) 250/2000 Thể tích sản phẩm trong một ống( ltr) 19 Hệ thống dao turbo Số hàng dao 4 Tốc độ quay của dao 250 Đường kính ống sản phẩm vào / ra (mm) DN50/65 Năng suất nước gia nhiệt(kW) 7×9 Bơm vận chuyển nước(kW) 2×0.37 Trọng lượng (kg) 12800 4.1.4. Thiết bò nhồi nhuyễn[21] - Khối lượng nguyên liệu vào thiết bò trong một mẻ: M 3 = 446,295kg. - Thời gian nhồi nhuyễn : T 3 = 3 phút= 0,05 giờ - Năng suất thiết kế của thiết bò nhồi nhuyễn: N 3 = M 3 / T 3 = 446,295 / 0,05 = 8925,904 kg/h. - Ta chọn thiết bò nhồi nhuyễn của hãng Gertenberg Schoder. Với kích thước: dài x rộng x cao: 5070 mm x 512 mm x 2240 mm. Loại thiết bò 170 ltr Áp suất thiết kế(bar) 75 Thể tích xy lanh(ltr) 170 Nước gia nhiệt (1-2xy lanh) kW 9 Nước gia nhiệt (3 xy lanh) kW 2×9 Bơm vận chuyển nước(kW) *** Motor bánh răng (kW) 18.5 Frequency inverter (kW) 18.5 Tốc độ quay (vòng/phút) 15-180 Cảm ứng nhiệt độ Pt-100 1 Trọng lượng (kg) 840 4.1.5. Thiết bò bao gói sản phẩm sản phẩm[17] - Khối lượng nguyên liệu vào thiết bò trong một mẻ: M 4 = 443,886kg. - Thời gian phối trộn: T 4 = 15 phút= 0,25giờ - Năng suất thiết kế của thiết bò rót: N 4 = M 4 / T 4 = 443,886 / 0,25 = 1775,544 kg/h. SVTH: Vũ Lê Hoàng Vân Trang 54 Đồ án thiết kế phân xưởng sản xuất shortening GVHD: TS.Lại Mai Hương - Chọn máy bao gói của hãng Chempac. Kích thước máy : dài x rộng x cao = 2,35m x 1,2m x 2,25m. Công suất 7,5 kW 4.1.6.Thiết bò nóng chảy shortening[18] - Khối lượng shortening nóng chảy trong một mẻ: M 5 = 25,126 kg - Thời gian nóng chảy lại :T 5 = 10 phút= 0,1667giờ - Năng suất thiết kế của thiết bò: N 5 = M 5 / T 5 = 25,126 / 0,1667 = 150,756 kg/h. - Chọn thiết bò trao đổi nhiệt dạng bản mỏng của Alfa Laval loại M6 – MW. Kích thước :dài x rộng x cao : 515mm x 320mm x 920 mm . Bản mỏng được làm bằng thép không gỉ. Nhiệt độ làm việc -40 0 C – 180 0 C, áp suất làm việc 1,6 MPa. Công suất 35 kW. 4.1.7. Van đồng hóa[18] - Chọn van đồng hóa XFD của hãng APV với năng suất tối đa 36000l/h. Van chòu được áp suất tối đa 600 bar, van được làm bằng vật liệu satellite ( hợp kim gồm coban, crom, vonfram, moliplden). 4.2. THIẾT BỊ PHỤ 4.2.1.Bồn chứa[26]  Bồn chứa nguyên liệu[26] - Chọn bồn chứa nguyên liệu cho 2 ngày sản xuất. Trong các loại nguyên liệu thì dầu nành được sử dụng nhiều nhất nên ta chọn bồn cứa nguyên liệu theo lượng nguyên liệu dầu nành tiêu hao trong 2 ngày. - Lượng dầu nành cần sử dụng cho 2 ngày sản xuất là 6272,606 kg ≈ 2300 gallon. - Ta chọn 4 bồn chứa của hãng Cherry Burrel với thể tích 2500 gallon. Bồn được làm bằng thép không gỉ 304. Kích thước toàn bộ thiết bò : dài x rộng x cao: 112 inch x 101 inch x 142 inch.  Bồn chứa chất nhũ hóa, bồn chứa trung gian[26] - Thể tích bồn chứa chất nhũ hóa sử dụng cho 2 ngày : 358,438 kg ≈ 138 gallon. - Ta chọn 2 bồn chứa của hãng Cherry Burrel với thể tích 150 gallon. Bồn được được làm bằng thép không gỉ 304. SVTH: Vũ Lê Hoàng Vân Trang 55 Đồ án thiết kế phân xưởng sản xuất shortening GVHD: TS.Lại Mai Hương Kích thước bồn : đường kính 52 inch, chiều cao 71 inch. 4.2.2. Pallet và giá xếp - Thành phẩm sau khi bao gói sẽ được xếp lên các pallet và đặt lên các giá đỡ trong phòng ủ. - Kích thước của thành phẩm: D x R x C = 450 mm x 250 mm x 250 mm. - Chọn pallet xếp sản phẩm có kích thước D x R = 1200 mm x 1000 mm. - Sản phẩm được xếp lớp tụ 8 , trên một pallet ta xếp 3 lớp ⇒ 24 sản phẩm/ pallet. - Mỗi giá đỡ ta xếp 4 pallet ⇒ 96 sản phẩm/ giá đỡ. Số lượng pallet = khối lượng sản phẩm trong kho / (25 x 24) = 20000 / (25 x 24) ≈ 34 pallet Số lượng giá đỡ = số pallet / (4) = 34 / 4 = 8,5 giá đỡ. Chọn số giá đỡ trong kho 10 giá. 4.2.3. Bơm nguyên liệu từ bồn chứa đến bồn phối trộn[26] - Dầu nành là nguồn nguyên liệu sử dụng với hàm lượng lớn nhất do đó ta dựa vào lượng dầu nành sử dụng để chọn bơm cho dầu nành và các nguyên liệu khác. - Lượng dầu nành cần cho một mẻ trộn :139,288 kg. Năng suất bơm lý thuyết: 139,288/0,05 = 2785,76 kg/h. - Ta chọn 5 bơm ly tâm của hãng Cherry Burell loại S2085LV – 145JM với đường kính ống hút 50mm, đường kính ống đẩy 40 mm, kích thước bánh công tác 221 mm, tốc độ quay 1750 vòng/ phút, năng suất tối đa 16m 3 / h. Công suất động cơ 1.5kW. Kích thước: dài x rộng x cao: 444 mm x 237 mm x 180 mm. 4.3. BỐ TRÍ MẶT BẰNG PHÂN XƯƠÛNG SẢN XUẤT - Diện tích xây dựng phân xưởng sản xuất gồm diện tích bố trí thiết bò sản xuất và diện tích kho ủ sản phẩm. - Bố trí thiết bò và chọn diện tích xây dựng các phân xưởng sản xuất: • Dựa vào kích thước thiết bò, hệ thống thiết bò. STT Thiết bò Kích thước(mm) SVTH: Vũ Lê Hoàng Vân Trang 56 [...]...Đồ án thiết kế phân xưởng sản xuất shortening 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Bồn chứa nguyên liệu Bồn chứa chất nhũ hóa Bơm nguyên liệu Bồn phối trộn Thiết bò bơm khí N2 Thiết bò bơm trộn Thiết bò làm lạnh nhanh Thiết bò nhồi nhuyễn Thiết bò bao gói Thiết bò trao đổi nhiệt bản mỏng Bồn chứa trung gian GVHD: . xuất shortening GVHD: TS.Lại Mai Hương CHƯƠNG 3 TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT Năng suất thiết kế tính theo sản phẩm - Shortening: 10 tấn thành. đường ống từ sau nhồi nhuyễn đến phối liệu: f nn-pl = 0,04% 3.3. TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT 3.3.1.Tính cho 100kg shortening thành phẩm  G tp = 100kg: khối