Thiết kế phân xưởng sản xuất Pectin

Thiết kế phân xưởng sản xuất Pectin

Chương 2 THIẾT KẾ PHÂN XƯƠÛNG SẢN XUẤT 2.1. Quy trình công nghệ Trang 13 Trang 14 Kiểm tra/chuẩn hoá Trích ly Lựa chọn Rửa bã Nghiền Tẩy màu Lọc Cô đặc Kết tủa pectin Tách kết tủa Nước,aci d Cồn Bã Than hoạït tính Dòch chiết Rửa kết tủa Bã cam chanh Bã Ép kết tủa Đường/ muối đệm Bao bì Nghiền, rây Đóng gói Pectin bột Xay nghiền Sấy 2.2 Thuyết minh quy trình sản xuất pectin 2.1.1. Nguyên liệu sản xuất pectin Nguyên liệu sản xuất pectin là bã cam, chanh từ quy trình sản xuất nước ép trái cây của nhà máy. Bã cam, chanh được lựa chọn, phân loại rồi đưa vào quy trình sản xuất pectin. Bảng 2.1: Thành phần hoá học của nguyên liệu cam [14] Nước Chất khô Pectin 76% 24% 4% 2.1.2. Lựa chọn nguyên liệu Mục đích: Nhằm loại bỏ những nguyên liệu không đạt yêu cầu như là bã bò mốc, hư hỏng, thối … Phương pháp thực hiện: thủ công, công nhân sẽ tập trung lựa chọn nguyên liệu bằng tay rồi chuyển nguyên liệu đạt yêu cầu sang khâu rửa. 2.1.3. Rửa bã Mục đích Nhằm loại bỏ những tạp chất trong bã, khử đắng và tách hạt. Loại bỏ những tạp chất cơ học như cát, sỏi giúp nâng cao chất lượng sản phẩm và tránh làm hỏng thiết bò ở các công đoạn tiếp theo. Biến đổi Vật lý: Loại bỏ tạp chất cơ học. Hoá học: Tổn thất một phần pectin hoà tan. Vi sinh: Loại bớt một phần vi sinh vật có trong nguyên liệu. Thiết bò: Thiết bò rửa xối tưới. 2.1.4. Xay nghiền bã Mục đích: Xé bã nhỏ hơn, chuẩn bò cho quá trình trích ly (tăng hiệu quả trích ly). Biến đổi Trang 15 Vật lý: Giảm kích thước nguyên liệu. Thiết bò: Thiết bò cắt dao cong. 2.1.5. Trích ly Mục đích: Khai thác, nhằm trích ly triệt để pectin có trong nguyên liệu. Phương pháp thực hiện: Trích ly ngược dòng.  Điều kiện trích ly: pH = 3, t o (nhiệt độ) = 90 o C, τ (thời gian) = 5h. Dung môi sử dụng là nước nóng có pha dung dòch acid HCl loãng (nồng dộ dung dòch HCl là 2%). Biến đổi Hoá lý: Pectin khuếch tán từ bã vào dung môi. Hoá học: Xảy ra sự thuỷ phân protopectin thành pectin do tác dụng của acid. Thiết bò: Hệ thống thiết bò trích ly ngược dòng. 2.1.6. Tẩy màu Mục đích: Nhằm loại bỏ những chất màu có trong dòch trích. Phương pháp thực hiện: Sử dụng than hoạt tính. Biến đổi Hoá lý: Các chất màu hấp phụ lên bề mặt than hoạt tính. Thiết bò: Bồn chứa hình trụ có cánh khuấy. 2.1.7. Lọc Mục đích: Loại bỏ tạp chất có trong dòch trích. Phương pháp thực hiện: p suất lọc = 2,5 at, nhiệt độ lọc = 80 0 C. Biến đổi cảm quan: Dung dòch trong hơn. Thiết bò: Thiết bò lọc khung bản. Trang 16 2.1.8. Cô đặc: Mục đích: Tách bớt nước ra khỏi dung dòch đến khi nồng độ dung dòch sau đạt 4%. Phương pháp thực hiện: cô đặc ở điều kiện chân không ở áp suất 0,32 kg/cm 2 , nhiệt độ 70 0 C, thời gian 3 giờ. Biến đổi Hoá lý: Nước bốc hơi khỏi dung dòch. Thiết bò: Thiết bò cô đặc tuần hoàn cưỡng bức. 2.1.9. Kết tủa pectin Mục đích: Tạo kết tủa pectin. Phương pháp thực hiện: Sử dụng dung dòch ethanol 95 o (v/v). Tỷ lệ thể tích ethanol : dung dòch pectin = 1 : 1. Biến đổi Hoá lý: Pectin từ dạng hoà tan trong dung dòch chuyển sang dạng kết tủa bông xốp. Thiết bò: Dạng hình trụ có cánh khuấy. 2.1.10. Tách kết tủa Mục đích: Nhằm tách kết tủa tạo thành ra khỏi dung dòch. Trong quá trình xử lý bằng ethanol, pectin tạo thành kết tủa màu trắng và nổi thành từng mảng lên trên bề mặt, có thể tách ra khỏi dung dòch dễ dàng. Phương pháp thực hiện: Tách kết tủa bằng phương pháp lọc. Thiết bò: Thiết bò lọc ly tâm. 2.1.11. Rửa kết tủa Mục đích: Loại bỏ những tạp chất bám xung quanh kết tủa pectin. Phương pháp thực hiện: Sử dụng dung dòch ethanol 95 o (v/v). Tỷ lệ khối lượng ethanol : kết tủa pectin = 2 : 1 Thiết bò: Thiết bò hình trụ có cánh khuấy. Trang 17 2.1.12. Ép kết tủa Mục đích: Nhằm tách bớt nước ra khỏi kết tủa, chuẩn bò cho quá trình sấy. Thiết bò: Thiết bò ép trục vít. 2.1.13. Xay nghiền trước khi sấy Mục đích: Cắt nhỏ khối pectin sau khi ép để chuẩn bò cho quá trình sấy, nâng cao hiệu quả quá trình sấy. Biến đổi: Giảm kích thước khối kết tủa pectin. Thiết bò: Thiết bò cắt dao cong. 2.1.14. Sấy pectin Mục đích: Thu được pectin với độ ẩm 4%. Phương pháp thực hiện: Sấy đối lưu, tác nhân gia nhiệt là không khí nóng. Nhiệt dộ không khí t o = 95 o C, thời gian sấy τ = 30phút. Biến đổi Hoá lý: Nước bốc hơi khỏi vật liệu sấy (pectin). Vật lý: Sau khi sấy, vật liệu sấy giảm kích thước. Thiết bò: Thiết bò sấy băng tải. 2.1.15. Nghiền Mục đích: Thu được pectin ở dạng bột. Biến dổi: Giảm kích thước bán thành phẩm sau sấy. Thiết bò: Thiết bò cắt dao cong. 2.1.16. Rây Mục đích: Thu được bột pectin đồng nhất. Thiết bò: Thiết bò rây rung. 2.1.17. Kiểm tra – chuẩn hoá Mục đích Quá trình kiểm tra: Đảm bảo các chỉ tiêu sản phẩm như độ tinh khiết, độ ẩm, khối lượng phân tử, khả năng tạo gel … Trang 18  Quá trình chuẩn hoá: Tuỳ theo yêu cầu ứng dụng riêng biệt, pectin được chuẩn hoá để đáp ứng các yêu cầu khác nhau về tính chất tạo gel và tạo đặc. Có thể phối trộn với saccharose, glucose hoặc các muối đệm hay phối trộn nhiều loại bột pectin với nhau. 2.1.18. Bao gói Mục đích: Hoàn thiện sản phẩm. Phương pháp thực hiện: Sản phẩm được bao gói trong bao bì khối lượng 0.5kg và 1kg. Thiết bò: Thiết bò bao gói chân không. 2.1.19. Sản phẩm pectin Pectin thu được ở dạng bột, có màu trắng xám nhạt, độ ẩm yêu cầu là 4%. 2.2. Tính cân bằng vật chất Năng suất phân xưởng theo nguyên liệu 3000kg/mẻ. Mỗi ngày làm một mẻ. Mỗi mẻ mất mười sáu giờ tương đương hai ca làm việc. Phân xưởng làm việc theo nhà máy, trung bình mỗi năm làm việc 200 ngày. Bảng 2.2: Thành phần nguyên liệu, bán thành phẩm, thành phẩm (tính theo % khối lượng). Trang 19 Trang 20 Thành phần Nguyên Liệu, bán thành Phẩm, thành phẩm Nước Chất khô Pectin Nguyên liệu bã ẩm 76 24 4,5 Bã sau khi lựa chọn 76 24 4,5 Bã sau khi rửa 76 24 4,5 Bán thành phẩm sau khi xay nghiền 76 24 1 Dòch trích ly 99 1 Dung dòch sau khi tẩy màu 99 1 Dung dòch sau lọc 99 4 Dung dòch sau khi cô đặc 96 30 Kết tủa thu được sau khi tách 70 30 Kết tủa thu được sau khi rửa 70 30 Kết tủa thu được sau khi ép 25 75 Bán thành phẩm sau xay nghiền 25 75 Bán thành phẩm sau khi sấy 4 96 Bột sau nghiền, rây 4 96 Bảng 2.3: Tỷ lệ tổn thất qua từng quá trình. 2.2.1. Đầu vào Khối lượng nguyên liệu đầu vào: M 1 = 3000 (kg) 2.2.2. Lựa chọn Khối lượng nguyên liệu sau khi lựa chọn: M 2 = M 1 – M 1 × 10% = 3000 – 3000× 10% = 2700 (kg) 2.2.3. Rửa Khối lượng nguyên liệu sau khi rửa: M 3 = M 2 – M 2 × 0,5% = 2700 – 2700 × 0,5% = 2686,5 (kg) 2.2.4. Xay nghiền Khối lượng nguyên liệu sau khi xay nghiền: M 4 = M 3 – M 3 × 2% = 2686,5 -2686,5 × 2% = 2632,77 (kg) 2.2.5. Trích ly Tỷ lệ nguyên liệu : dung môi trích ly (dung dòch acid HCl loãng) = 1 : 4 Lượng dung môi cần dùng: M 5 = M 4 × 4 = 2632,77 × 4 = 10531,08 (kg) Trang 21 STT Tên quá trình Tỷ lệ tổn thất theo khối lượng nguyên liệu (%) 1 Lựa chọn 10 2 Rửa bã 0,5 3 Xay nghiền 2 4 Tẩy màu 0,5 5 Lọc 1 6 Tách và rủa kết tủa 2 7 Éùp kết tủa 0,5 8 Nghiền trước sấy 3 9 Sấy 0,5 10 Nghiền, rây 3 Hiệu suất quá trình trích ly là 80% tức là trung bình 100 kg bã ẩm (hàm lưọng 4,5%) trích ly được 3,6 kg pectin. Khối lượng pectin trích ly được: M ptl = M 4 × 3,6/100 =2632,77 × 3,6 /100 = 94,78 (kg) Dung môi trích ly bò bã giữ lại một phần nên xem như tổn thất dung môi là 30%. Khối lượng dòch trích thu được: M 6 = M 5 × 70% + M ptl = 10531,08 × 70% + 94,78 = 7466,54 (kg) 2.2.6. Tẩy màu Khối lượng dung dòch thu được sau khi tẩy màu: M 7 = M 6 – M 6 × 0,5%= 7466,54 – 7466,54 × 0,5% = 7429,2 (kg) 2.2.7. Lọc Khối lượng dung dòch sau khi lọc: M 8 = M 7 – M 7 × 1% = 7429,2 -7429,2 ×1% = 7354,91 (kg) 2.2.8. Cô đặc Khối lượng dung dòch thu được sau cô đặc: M 9 = M 8 × (100- 99)/ (100- 96) = 7354,91× (100-99)/(100-96) = 1838,73 (kg) 2.2.9. Kết tủa Tỷ lệ thể tích ethanol dùng để kết tủa pectin: dung dòch pectin = 1 : 1. Khối lượng dung dòch vào thiết bò kết tủa: M 10 = M 9 ×2 = 1838,73 × 2 = 3677,46 (kg) Hiệu suất phản ứng kết tủa là 85%. Khối lượng kết tủa tạo thành: M kt = M ptl × 85% = 94,78 × 85% = 80,56 (kg) 2.2.10. Tách và rửa kết tủa Khối lượng kết tủa thu được sau khi tách và rửa: Trang 22 [...]... chiếu sáng Điện sản xuất Bảng 2.5: Công suất các thiết bò chính trong phân xưởng STT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Tên thiết bò Công suất Thiết bò rửa xối tưới 3,75 kW Thiết bò xay nghiền bã 1,1 kW Thiết bò tẩy màu kW1 Thiết bò lọc 3 kW Thiết bò cô đặc 7,2kW Thiết bò kết tủa kW1 Thiết bò lọc tách kết tủa 4 kW Thiết bò rửa kết tủa 1 kW Thiết bò ép kết tủa 5kW Thiết bò xay nghiền 1,1 kW Thiết bò sấy... mặt bằng phân xưởng 2.5.5 Phân xưởng sản xuất Xưởng có hai cửa ra vào chính để vận chuyển nguyên liệu, sản phẩm, hai cửa ra vào phụ nối giữa các phòng Xưởng có tất cả mười hai cửa sổ để tận dụng ánh sáng tự nhiên và để thông gió 2.5.6 Diện tích phân xưởng sản xuất Trang 37 Bảng 2.6: Diện tích chiếm chỗ của các thiết bò trong phân xưởng Tên thiết bò Thiết bò rửa xối tưới Thiết bò xay nghiền bã Thiết bò... khung bản Thiết bò cô đặc Thiết bò lọc ly tâm Thiết bò ép trục vít Thiết bò xay nghiền trước khi sấy Thiết bò sấy băng tải Thiết bò xay nghiền sau sấy Thiết bò bao gói chân không Tên thiết bò Hệ thống thiết bò trích ly Thiết bò tẩy màu Thiết bò kết tủa Thiết bò rửa kết tủa Thiết bò rây Thiết bò chứa sau khi rửa Thiết bò chứa sau khi xay nghiền Thiết bò chứa dung môi cho quá trình trích ly Thiết bò chứa... 2,3 3,8 2,8 2,2 2 1 Thiết bò chứa sau khi nghiền Thiết bò chứa sau khi rây 1 1 1 1 1 0,5 Tổng Diện tích phân xưởng: -Diện tích làm việc cho một công nhân: Slàm việc = 4m2 -Số công nhân làm việc trong mỗi ca: N= 20 -Hệ số dự trữ: A=3 Diện tích phân xưởng: Sphân xưởng = A ×( Sthiết bò + N ×Slàm việc ) = 3 ×( 72,287 + 20 ×4) = 456,86 (m2) Chọn bước cột 6m Suy ra chọn diện tích phân xưởng : 30 × 18 = 540... 9 10 11 12 13 Tách, rửa kết tủa p kết tủa Xay nghiền trước khi sấy Sấy Ngiền rây 2.3 Kết tủa thu được Kết tủa sau khi ép Kết tủa sau xay nghiền Kết tủa khô Bột mòn Lựa chọn thiết bò 2.3.1 Quá trình rửa bã Thiết bò rửa xối tưới Hình 2.1: Thiết bò rửa xối tưới [25] Thông số kỹ thuật Chiều dài: 2,5m Chiều rộng:1,5m Chiều cao: 1,6m Công suất: 3,75 kW 2.3.2 Quá trình nghiền bã Thiết bò cắt dao cong Trang... gian làm việc củathiết bò cô đặc trong một mẻ = 774,91/ 3 = 258,3 (kg/h) Trang 35 Chọn nồi hơi có các thông số kỹ thuật: Năng suất :300kg/h p suất làm việc: 10 kg/cm2 Phân xưởng nên có hai nồi hơi, một nồi hoạt động, một nồi để phòng khi có sự cố xảy ra vẫn có thể tiếp tục sản xuất mà không bò gián đoạn Tính điện: Điện dùng trong phân xưởng có hai loại: -Điện động lực: điện vận hành thiết bò -Điện dân... thời gian trước khi ra khỏi thiết bò 2.3.13 Quá trình nghiền rây Thiết bò nghiền dao cong Thông số kỹ thuật Chiều dài: 1m Chiều rộng: 0,6m Chiều cao: 0,8m Công suất: 1,1kW Thiết bò rây rung Trang 31 Hình 2.10: Thiết bò rây rung [23] Thông số kỹ thuật Chiều cao: 1,5m Đường Công kính: 0,8m suất: 1kW 2.3.14 Thiết bò bao gói Thiết bò bao gói chân không Trang 32 Hình 2.11: Thiết bò bao gói chân không... Công suất: 4kW 2.3.9 Quá trình rửa kết tủa Dùng thiết bò hình trụ có cánh khuấy Thông số kỹ thuật Đường Chiều Công kính: 2m cao:2,5m suất: 1kW Trang 29 2.3.10 Quá trình ép kết tủa Thiết bò ép trục vít Hình 2.8: Thiết bò ép trục vít [22] Thông số kỹ thuật Chiều dài: 2m Chiều rộng: 1m Chiều cao:1,5m Công suất: 5kW 2.3.11 Quá trình xay nghiền kết tủa trước khi sấy Thiết bò cắt dao cong Thông số kỹ... không khí Hình 2.9: Thiết bò sấy băng tải [19] Nguyên tắc hoạt động: Trong thiết bò, pectin sau khi xay nghiền được vận chuyển bằng hệ thống 5 băng tải chuyển động ngược chiều nhau, khi đi hết băng tải này nguyên liệu rơi xuống băng tải khác đến khi ra khỏi thiết bò Không khí qua bộ phận lọc được gia nhiệt (95oC) trước khi vào thiết bò Dòng không khí được phân phối đều nhờ hệ thống phân phối đảm bảo... trình trích ly Hệ thống thiết bò trích ly ngược dòng Trang 25 Nguyên lý hoạt động: dòng dung môi chuyển động ngược chiều dòng nhập liệu Hệ thống gồm bốn thiết bò trích ly, ba thiết bò luôn hoạt động, còn một thiết bò được tháo bã Hình 2.3: Hệ thống thiết bò trích ly ngược dòng [19] Thông số kỹ thuật Đường Chiều Số kính d=1m cao h=7,4m lượng: 4 tank trích ly 2.3.4 Quá trình tẩy màu Thiết bò dạng hình . rây Đóng gói Pectin bột Xay nghiền Sấy 2.2 Thuyết minh quy trình sản xuất pectin 2.1.1. Nguyên liệu sản xuất pectin Nguyên liệu sản xuất pectin là. cam, chanh từ quy trình sản xuất nước ép trái cây của nhà máy. Bã cam, chanh được lựa chọn, phân loại rồi đưa vào quy trình sản xuất pectin. Bảng 2.1: Thành