Chương 3 CÂN BẰNG VẬT CHẤT 3.1. Kế hoạch sản xuất của nhà máy trong một năm. Giả sử nhà máy làm việc ngày 3 ca. Mỗi ca 8 tiếng. Các ngày nghỉ trong 1 năm: Tết dương lịch nghỉ 1 ngày. Tết âm lịch nghỉ 5 ngày. Chiến thắng 30/4 nghỉ 1 ngày. Quốc tế lao động nghỉ 1 ngày. Giỗ tổ Hùng Vương nghỉ 1 ngày. Quốc Khánh 2/9 nghỉ 1 ngày. Nhà máy chia làm 2 đợt nghỉ để bảo trì và sữa chữa thiết bị vào tháng 5 và tháng 11, mỗi đợt nghỉ 5 ngày. Tổng số ngày nghỉ là trong năm là 20 ngày. Ta có tổng số sản xuất của nhà máy trong 1 năm như sau: Số ngày làm việc trong năm: 365 – 20 = 345 ngày. Số ca làm việc trong năm: 345 * 3 = 1035 ca. Bảng 3.1. Biểu đồ sản xuất của nhà máy trong năm 2014. Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Cả năm Số ngày 28 26 30 28 25 30 31 31 29 31 25 31 345 Số ca 84 78 90 84 75 90 93 93 87 93 75 93 1035 Nhà máy sản xuất enzyme protease thô với năng suất 250 tấn/năm. Như vậy năng suất mỗi ngày của nhà máy là: 250/345=0,72464 tấn/ngày = 724,64 kg/ngày. Thời gian hoàn thiện chế phẩm enzyme protease từ công đoạn xử lý nguyên liệu cho đến bao gói hết 3 ngày. Vậy số mẻ sản xuất trong 1 năm là: 345/3= 115 mẻ. Khối lượng riêng của enzyme protease: 1,17 g/ml = 1,17*10 3 kg/m 3 . Năng suất được quy đổi theo đơn vị m 3 là: 250/1,17 = 213,67 m 3 /năm. Năng suất theo mẻ: 213.67/115 = 1,858 m 3 /mẻ. Độ tinh sạch enzyme protease gấp 50 lần so với dịch thu ban đầu. Bảng 3.2. Thành phần môi trường sản xuất chế phẩm enzyme protease. Bột ngô 20g Quy đổi Bột ngô 20kg Glucose 10g Glocose 10kg Pepton 10g Pepton 10kg Cao Nấm men 4g Cao nấm men 4kg Nước 1000ml Nước 1m 3 Nguyên liệu sử dụng là cám mì, cám gạo, ngô mảnh. Có chất phụ gia là trấu. Ta giả sử hao hụt từng công đoạn so với công thức trước đó như sau: Công đoạn Tỷ lệ hao hụt (%) Môi trường nuôi cấy 0.5% Nuôi cấy 2% Trích ly 1,5% Kết tủa 1% Ly tâm 1% Sấy 2% Nghiền 1% Bao gói 0,5% Gia công và định lượng nguyên liệu Sàng phân loại bột ngô 1% Định lượng bột ngô 1% Định lượng cao nấm men 0,5% Định lượng pepton 0,5% Định lượng glucose 0,5% 3.2. Cân bằng vật chất. 3.2.1. Bao gói. Tỷ lệ hao hụt 0,5%. Lượng sản phẩm enzyme trước công đoạn này là: 1.858*100/(100-0.5) = 1,867 m 3 /mẻ. Lượng sản phẩm hao hụt: 1,858*0,5/100 = 0,00929 m 3 /mẻ. 3.2.2. Nghiền. Tỷ lệ hao hụt 2%. Lượng sản phẩm enzyme trước công đoạn này: 1,867*100/(100-2) = 1,905 m 3 /mẻ. Lượng sản phẩm hao hụt: 1,905*2/100 = 0,0381 m 3 /mẻ. 3.2.3. Sấy. Tỷ lệ hao hụt 1%. Lượng sản phẩm enzyme trước công đoạn này: 1,905*100/(100-1) = 1,924 m 3 /mẻ. Lượng sản phẩm hao hụt: 1,924*1/100 = 0.01924 m 3 /mẻ. 3.2.4. Ly tâm. Tỷ lệ hao hụt 1%. Lượng sản phẩm trước công đoạn này là: 1,924*100/(100-1) = 1,944 m 3 /mẻ. Lượng sản phẩm hao hụt: 1,944*1/100 = 0,01944 m 3 /mẻ. 3.2.5. Kết tủa. Tỷ lệ hao hụt 1%. Lượng sản phẩm trước công đoạn này là: 1,944*100/(100-1) = 1,964 m 3 /mẻ. Lượng sản phẩm hao hụt: 1,964*1/100 = 0,01964 m 3 /mẻ. 3.2.6. Trích ly. Tỷ lệ hao hụt 1,5%. Lượng sản phẩm trước công đoạn này: 1,964*100/(100- 1,5) = 1,994 m 3 /mẻ. Lượng sản phẩm hao hụt: 1,994*1,5/100 = 0,0299m 3 /mẻ. 3.2.7. Nuôi cấy. Tỷ lệ hao hụt 1%. Hiệu suất nuôi cấy 90%. Lượng môi trường nấm mốc trước khi nuôi cấy: 159,2 90 100 1100 100 1,924 m 3 /mẻ. Lượng hao hụt: 2,159*1/100 = 0,02159 m 3 /mẻ. 3.2.8. Lượng canh trường sản xuất trong 1 mẻ. Độ ẩm ban đầu của nguyên liệu trước khi phối trộn: Bột ngô: 14%. Cao nấm men: 10%. Pepton: 10%. Glucose: 12%. Độ ẩm sau khi phối trộn là 60%. Lượng nguyên liệu là: Bột ngô: 084.20 )14100( )60100(20 2.159 kg/mẻ. Cao nấm men: 838.3 )10100( )60100(4 2.159 kg/mẻ. Pepton: 596.9 )10100( )60100(10 2.159 kg/mẻ. Glucose: 814.9 )12100( )60100(10 2.159 kg/mẻ. 3.2.9. Gia công và định lượng nguyên liệu. 3.2.9.1. Định lượng bột ngô. Tỷ lệ hao hụt 1%. Lượng bột ngô trước công đoạn này: 20.084*100/(100-1) = 20.287 kg/mẻ. Lượng hao hụt: 20.287*1/100 = 0.20287 kg/mẻ. 3.2.9.2. Sàng bột ngô. Tỷ lệ hao hụt 1%. Lượng bột trước công đoạn sang: 20.287*100/(100 -1) = 20.492 kg/mẻ. Lượng hao hụt: 20.492/100 = 0.20492 kg/mẻ. 3.2.9.3. Định lượng cao nấm men. Tỷ lệ hao hụt 0.5%. Lượng cao nấm men trước khi định lượng: 3.838*100/(100-0.5) = 3.400 kg/mẻ. Lượng hao hụt: 3.838*0.5/100 = 0.01919 kg/mẻ. 3.2.9.4. Định lương pepton. Tỷ lệ hao hụt 0.5%. Lương pepton trước khi định lượng: 9.596*100/(100-0.5) = 9.644 kg/mẻ. Lượng hao hụt: 9.596*0.5/100 = 0.04798 kg/mẻ. 3.2.9.5. Định lượng glucose. Tỷ lệ hao hụt 0.5%. Lượng glucose trước khi định lượng: 9.814*100/(100-0.5) = 9.863 kg/mẻ. Lượng hao hụt: 9.814*0.5/100 = 0.04907 kg/mẻ. 3.3. Lượng nước cần dung cho cả dây chuyền. Theo quy trình nước được dung trong công đoạn phối trộn. Lượng nước cần cho phối trộn: %100 m m W vl n n m (1). Trong đó : W : Độ ẩm tính theo khối lượng vật liệu ướt. m n : Khối lượng ẩm trong nguyên liệu. m vl : Khối lượng vật liệu khô tuyệt đối. Độ ẩm ban đầu của nguyên liệu là : Bột ngô: 14 %. Cao nấm men: 10%. Pepton: 10%. Glucose: 12%. Từ (1) ta có lượng nước có trong nguyên liệu ban đầu: Bột ngô: 20.084*14/100 = 2.81176 kg/mẻ. Cao nấm men: 3.838*10/100 = 0.3838 kg/mẻ. Pepton: 9.596*10/100 = 0.9596 kg/mẻ. Glucose: 9.814*12/100 = 1.17768 kg/mẻ. Lượng nước có trong nguyên liệu ban đầu: m = 5.33284 kg/mẻ. Độ ẩm 60%. Tổng lượng ẩm: m 2 = 2.159*60/100 = 1.2954 kg/mẻ. Vậy lượng nước cần phối trộn: m nước = 5.33284 – 1.2954 = 4.03744 kg/ngày. Ta có: V m D . Trong đó: D : khối lượng riêng (kg/ngày). m : khối lượng (kg). V : thể tích (m 3 ). Khối lượng riêng của nước ở 25 o C : D nước = 998 (kg/m 3 ). Vậy lượng nước cần dung là: 00405.0 998 4.03744 n V m 3 /mẻ. 3.4. Tổng kết. Công đoạn Năng suất (m 3 /mẻ) Lượng hao hụt (m 3 /mẻ) Nuôi cấy 2.159 0.02159 Trích ly 1.994 0.0299 Kết tủa 1.964 0.01964 Ly tâm 1.944 0.01924 Sấy 1.924 0.01924 Nghiền 1.905 0.0381 Bao gói 1.867 0.00929 3.5. Nhu cầu nguyên liệu dùng trong 1 mẻ. STT Nguyên liệu Lượng nguyên liêu Đơn vị 1 Bột ngô 20.084 kg/mẻ 2 Cao nấm men 3.838 kg/mẻ 3 pepton 9.596 kg/mẻ 4 Glucose 9.814 kg/mẻ 5 Nước 0.00405 m 3 /mẻ . glucose 0,5% 3.2. Cân bằng vật chất. 3.2.1. Bao gói. Tỷ lệ hao hụt 0,5%. Lượng sản phẩm enzyme trước công đoạn này là: 1.858*100/(100-0.5) = 1,867 m 3 /mẻ. Lượng sản phẩm hao hụt: 1,858*0,5/100. Chương 3 CÂN BẰNG VẬT CHẤT 3.1. Kế hoạch sản xuất của nhà máy trong một năm. Giả sử nhà máy làm việc ngày 3 ca. Mỗi ca 8. 2%. Lượng sản phẩm enzyme trước công đoạn này: 1,867*100/(100-2) = 1,905 m 3 /mẻ. Lượng sản phẩm hao hụt: 1,905*2/100 = 0,0381 m 3 /mẻ. 3.2.3. Sấy. Tỷ lệ hao hụt 1%. Lượng sản phẩm enzyme trước