Đồ án môn học Công nghệ thực phẩmThiết kế phân xưởng sản xuất MAG

`Thiết kế phân xưởng sản xuất MAG GVHD: TS Lại Mai Hương ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM GVHD SVTH MSSV Lớp : TS Lại Mai Hương : Ngô Vũ Thùy Ngân : 60401630 : HC04TP2 Tp HCM, tháng 4-2008 SVTH: Ngô Vũ Thùy Ngân Trang `Thiết kế phân xưởng sản xuất MAG GVHD: TS Lại Mai Hương NHẬN XÉT CỦA GVHD Giáo viên hướng dẫn TS Lại Mai Hương SVTH: Ngô Vũ Thùy Ngân Trang `Thiết kế phân xưởng sản xuất MAG GVHD: TS Lại Mai Hương Lời cám ơn Trước tiên, em xin phép gởi lời cảm ơn đến cô Lại Mai Hương hướng dẫn em trình thực đồ án Bên cạnh em xin cám ơn thầy cô Bộ môn Công nghệ Thực phẩm Khoa Kỹ thuật Hóa học cung cấp cho em kiến thức để em lấy làm tảng hồn thành u cầu mà đồ án đặt ra, làm kiến thức cần thiết cho công việc kỹ sư sau Kính chúc q thầy sức khỏe thành đạt Một lần em xin chân thành cảm ơn SVTH: Ngô Vũ Thùy Ngân Trang `Thiết kế phân xưởng sản xuất MAG GVHD: TS Lại Mai Hương MỤC LỤC Trang Danh mục bảng Danh mục hình Mở đầu Chương I: Tổng quan Monoglyceride I.1 Giới thiệu chung monoglyceride I.1.1 Cấu tạo I.1.2 Vai trò sinh học .2 I.2 Các ứng dụng monoglyceride .3 I.2.1 Ứng dụng thực phẩm I.2.2 Ứng dụng dược phẩm I.2.3 Ứng dụng mỹ phẩm .5 I.2.4 Ứng dụng hóa nơng .6 I.2.5 Ứng dụng ngành dệt .6 I.2.6 Ứng dụng bảo kim loại ion .7 I.2.7 Ứng dụng sản xuất polymer I.3 Các phương pháp tổng hợp monoglyceride I.3.1 Phương pháp Isopropylidene I.3.2 Phương pháp Benzylidene I.3.3 Phương pháp Trityl .10 I.3.4 Phương pháp Iodohydrin .11 I.3.5 Phương pháp thủy phân Glycidyl ester .12 I.3.6 Phương pháp ester hóa trực tiếp glycerin với acid béo .12 I.3.7 Phương pháp nội chuyển ester 12 I.3.8 Phương pháp sử dụng enzyme 15 I.4 Các phương pháp tinh 17 I.4.1 Phương pháp tạo phức với Urea 17 I.4.2 Phương pháp trích ly lỏng – lỏng 17 I.4.3 Phương pháp kết tinh phân đoạn 18 I.4.4 Phương pháp chưng cất phân tử 18 I.5 Các phương pháp phân tích .18 I.5.1 Phương pháp Iodate 19 I.5.2 Phương pháp ozon hóa – khử - sắc ký mỏng .19 I.5.3 Phương pháp sắc ký khí – lỏng 20 I.5.4 Phương pháp sắc ký lỏng cao áp 20 Chương II: Nguyên liệu – sản phẩm: .21 II.1 Nguyên liệu 21 II.2 Nguyên liệu phụ .24 II.2.1 Glycerin .24 SVTH: Ngô Vũ Thùy Ngân Trang `Thiết kế phân xưởng sản xuất MAG GVHD: TS Lại Mai Hương II.2.2 Hóa chất khác .25 II.3 Chỉ tiêu sản phẩm 26 Chương III: Quy trình cơng nghệ 27 III.1 Lựa chọn suất 27 III.2 Lựa chọn quy trình 27 III.3 Thuyết minh quy trình 32 III.3.1 Gia nhiệt 32 III.3.2 Nội chuyển ester .32 III.3.3 Làm nguội khử xúc tác 33 III.3.4 Tách glycerin xúc tác 34 III.3.5 Chưng cất thu hồi glycerin .35 Chương IV: Tính cân vật chất 36 IV.1 Quá trình phản ứng 36 IV.2 Quá trình làm nguội khử xúc tác 36 IV.3 Quá trình lắng tách glycerin xúc tác 36 IV.4 Quá trình chưng cất thu hồi glycerin 37 Chương V: Tính tốn chọn thiết bị 38 V.1 Lịch làm việc phân xưởng 38 V.2 Chọn thiết bị 38 V.2.1 Thiết bị phản ứng .38 V.2.2 Thiết bị làm nguội 39 V.2.3 Thiết bị lắng tách glycerin xúc tác 39 V.2.4 Thiết bị chưng cất thu hồi glycerin 40 V.2.5 Thiết bị chứa 40 V.2.6 Chọn bơm 42 Chương VI: Tính cân lượng 43 VI.1 Quá trình gia nhiệt phản ứng .43 VI.2 Quá trình làm nguội 44 VI.3 Quá trình chưng cất 45 Chương VII: Tính điện nước 46 VII.1 Điện .46 VII.2 Nước 46 Chương VIII: Xây dựng an toàn lao động 47 VIII.1 Kiến trúc xây dựng 47 VIII.2 An toàn lao động 47 Chương IX: Tính chi phí 49 IX.1 Vốn đầu tư thiết bị 49 IX.2 Chi phí nguyên liệu 49 IX.3 Chi phí nhân công 49 IX.4 Chi phí giá thành sản phẩm 50 SVTH: Ngô Vũ Thùy Ngân Trang `Thiết kế phân xưởng sản xuất MAG GVHD: TS Lại Mai Hương Kết luận .51 Tài liệu tham khảo .52 Phụ lục: Thiết bị bay màng mỏng 56 DANH MỤC BẢNG SVTH: Ngô Vũ Thùy Ngân Trang `Thiết kế phân xưởng sản xuất MAG GVHD: TS Lại Mai Hương Bảng I.1: Công thức mỹ phẩm có sử dụng monoglyceride Bảng I.2: So sánh ưu nhược điểm xúc tác hóa học enzyme phản ứng nội chuyển ester Bảng II.1: Thành phần acid béo có loại dầu mỡ Bảng II.2: Thành phần acid béo dầu dừa dầu cọ Bảng II.3: Một số tính chất dầu dừa Bảng II.4: Tính chất vật lý Glycerin: Bảng II.5: Áp suất theo nhiệt độ glycerin Bảng II.6: Nhiệt độ sôi theo áp suất glycerin Bảng II.7: Chỉ tiêu chất lượng sản phẩm glycerin nồng độ khác Bảng II.8: Thành phần sản phẩm Low Mono: Bảng V.1: Lượng nguyên liệu dùng mẻ sản xuất ngày: Bảng V.2: Lượng nguyên liệu vào thiết bị mẻ sản xuất Bảng V.3: Thông số kỹ thuật thiết bị phản ứng Bảng V.4: Thông số kỹ thuật thiết bị làm nguội Bảng V.5: Thông số kỹ thuật thiết bị lắng Bảng V.6: Thông số kỹ thuật thiết bị bay màng mỏng Bảng V.7: Thông số kỹ thuật thiết bị chứa Bảng V.8: Thông số kỹ thuật bơm Bảng VII.1: Công suất tiêu thụ thiết bị Bảng VIII.1: Kích thước phân xưởng Bảng IX.1 : Chi phí thiết bị Bảng IX.2: Chi phí nguyên liệu Bảng IX.2: Chi phí giá thành sản phẩm DANH MỤC HÌNH SVTH: Ngơ Vũ Thùy Ngân Trang `Thiết kế phân xưởng sản xuất MAG GVHD: TS Lại Mai Hương Hình I.1: Cấu trúc phân tử monoglyceride Hình I.2: Đồng phân α- β-monoglyceride Hình I.3: Q trình chuyển hóa chất béo thể Hình I.4: Tác dụng monoglyceride sản phẩm bánh mì Hình I.5: Một số thực phẩm có ứng dụng Monoglyeride Hình I.6: Phương pháp isoproylidene Hình I.7: Phương pháp Benzylidene Hình I.8: Phương pháp Trityl Hình I.9: Phương pháp Iodohydrin Hình I.10: Phương pháp thủy phân glycidyl ester Hình I.11: Phản ứng ester hóa trực tiếp Hình I.12: Phản ứng acidolysis Hình I.13: Phản ứng alcoholysis Hình I.14: Phản ứng glycerolysis Hình I.15: Cơ chế hình thành ion enolate Hình I.16 : Thiết bị phản ứng dạng cột Hình I.17: Thiết bị phản ứng dạng màng Hình I.18: Phương pháp iodate Hình II.1: Triglyceride Hình II.2: Cơng thức cấu tạo glycerin Hình II.3: Tỷ lệ thành phần loại sản phẩm monoglyceride khơng có có qua chưng cất Hình III.1: Quy trình khái qt sản xuất monoglyceride từ chất béo Hình III.2: Sơ đồ khái quát sản xuất monoglyceride từ chất béo Hình III.3: Quy trình cơng nghệ sản xuất Monoglyceride Hình III.4: Q trình tách glycerin Hình III.5: Sơ đồ thiết bị từ đầu đến trình lắng Hình V.1: Thiết bị phản ứng Hình V.2: Thiết bị lắng Hình V.3: Thiết bị thin film evaporator Hình V.4: Thiết bị chứa Mở đầu SVTH: Ngô Vũ Thùy Ngân Trang `Thiết kế phân xưởng sản xuất MAG GVHD: TS Lại Mai Hương Hiện lĩnh vực thực phẩm thiếu chất phụ gia, lĩnh vực sản xuất phụ gia thực phẩm không ngừng phát triển Trong đó, chất nhũ hóa mảng lớn, bật số monoglyceride Monoglyceride sử dụng làm chất nhũ hóa cho sản phẩm bánh kem, kem, chocolate, margarin, số dạng đồ uống,… phổ biến loại bánh nướng bánh mì Khơng ngành thực phẩm, monoglyceride cịn có giá trị nhiều lĩnh vực khác mỹ phẩm, dược phẩm Người ta chia loại monoglyceride thương mại là: + Low Mono: lượng monoglyceride 40 – 60%, lại diglyceride (40%) thành phần khác + High Mono: lượng monoglyceride > 90%, sử dụng phương pháp chưng cất phân tử để loại diglyceride thành phần khác Nguyên liệu sản xuất monoglyceride glycerin dầu mỡ Monoglyceride với nhóm acid C16/C18 ưa chuộng Việt Nam quốc gia Đơng Nam Á có nguồn ngun liệu dầu thực vật dồi dào, thích hợp cho sản xuất loại sản phẩm Tuy nhiên, theo em nhận thấy nước ta chưa sản xuất phổ biến, sản phẩm thường phải mua từ nước ngồi, có giá thành cao Vì đồ án này, em xin trình bày quy trình sản xuất Low Mono từ dầu dừa với suất 100kg/h Chương I: Tổng quan Monoglyceride I.1 Giới thiệu chung Monoglyceride: I.1.1 Cấu tạo: SVTH: Ngô Vũ Thùy Ngân Trang `Thiết kế phân xưởng sản xuất MAG GVHD: TS Lại Mai Hương Monoacylglycerol (MAG) hay monoglyceride monoester acid béo glycerol Hình I.1: Cấu trúc phân tử monoglyceride Tùy theo định hướng phân tử mà có đồng phân hình thành: + Khi acid béo gắn vị trí gọi đồng phân α, + Khi acid béo gắn vị trí gọi đồng phân β Hình I.2: Đồng phân α- β-monoglyceride R chuỗi hydrocarbon no hay khơng no I.1.2 Vai trị sinh học: MAG tìm thấy với lượng dịch chiết tế bào chất trung gian chuyển hóa triacylglycerol (TAG) diacylglycerol (DAG) trình phân giải lipid Khi DAG thủy phân lipase lưỡi tụy, sn-2-MAG hình thành phần lớn bị đồng phân hóa thành sn-1 sn-3-MAG tá tràng, sau thủy phân lần (vị trí sn-2 kháng lại lipase) Cơ chế sinh lý dựa vào chuyển acyl từ vị trí sn-2 đến sn-1 sn-3, ta quan sát q trình tinh hay trong mơi trường acid làm thí nghiệm Việc sử dụng ion borate, thêm vào dung dịch silicagel, có xu hướng chống lại chuyến hóa SVTH: Ngơ Vũ Thùy Ngân Trang 10 `Thiết kế phân xưởng sản xuất MAG GVHD: TS Lại Mai Hương Chương VI: Tính cân lượng Tính cân lượng theo mẻ VI.1 Quá trình gia nhiệt phản ứng Nhiệt độ ban đầu dầu glycerin là: 27oC Nhiệt dung riêng glycerin: cgly = 0.576 kcal/kg.độ [2] [Bảng II.4] Nhiệt dung riêng dầu dừa tính theo thành phần có dầu dừa, coi gần đúng: + Các acid béo, với tỉ lệ tương ứng theo [bảng II.2], acid béo có nhiệt dung riêng tính theo cơng thức: M.c = n1c1 + n2c2 + n3c3 + [1] + Nước: 1%, nhiệt dung riêng trung bình: 4180 J/kg.độ + Acid tự khơng q 3% + Cịn lại glycerol 96%, nhiệt dung riêng tính theo J/kg.độ: 0.576 x 4180 = 2411.6 (J/kg.độ)  Nhiệt dung riêng dầu dừa tính theo cơng thức: C = c1x1 + c2x2 + c3x3 + [1] cdau = 5222 (J/kg.độ)  Nhiệt lượng cần thiết để nâng nhiệt độ dầu dừa từ 27oC đến 200oC Q1 = mdau xc dau x∆t = 316206(kJ ) Với: + mdau = 350kg (khối lượng dầu mẻ sản xuất với 3.5h phản ứng) + ∆t = 200 – 27 = 173  Nhiệt lượng cần thiết để nâng nhiệt cho glycerin từ 27 lên 200 oC là: (coi lượng xúc tác không đáng kể): Q2 = m gly xc gly x∆t = 46007(kJ ) Với: + mgly = 110 kg (khối lượng glycerin cho mẻ sản xuất) SVTH: Ngô Vũ Thùy Ngân Trang 51 `Thiết kế phân xưởng sản xuất MAG GVHD: TS Lại Mai Hương  Tổng lượng nhiệt cần có: Q3 = Q1 + Q2 = 362213(kJ )  Lượng nhiệt mà điện trở cần cung cấp + Giả thiết mát nhiệt 5% Q3 = 381277(kJ ) 95% Q4 = + Công suất điện trở: QR = Q4 30.26(kW ) 3.5 x3600 VI.2 Quá trình làm nguội: Để cho đơn giản, coi nhiệt dung riêng hỗn hợp sau phản ứng không đổi so với hỗn hợp ban đầu Nhiệt dung riêng hỗn hợp là: c HonHop = 0.73xc dau + 0.27 xc gly = 4463 J / kg.đô  Nhiệt lượng hỗn hợp tỏa hạ từ 200 xuống 90oC: Q5 = mHonHop xcHonHop x∆t = 225926( kJ ) Với: + mHonHop = 3.5 x GRa-Lamnguoi = 460.92 (kg)  Sử dụng tác nhân làm nguội nước lạnh (nên làm nguội nhanh tốt), có nhiệt độ ban đầu 2oC, khỏi thiết bị có nhiệt độ 75oC, mát nhiệt lạnh 5% + Lượng nhiệt cần làm nguội Q6 = Q5 = 238208(kJ ) 95% + Lượng nước cần sử dụng để làm nguội mẻ: G= Q6 = 780(kg ) c nuoc ∆t Qtb = Q6 = 68059kJ / h 3.5 + Tải lạnh trung bình: + Chọn hệ số sử dụng đồng thời k = 1.6  Năng suất tối thiểu máy nén: QMN = kxQtb = 108895(kJ / h) = 26009(kcal / h) SVTH: Ngô Vũ Thùy Ngân Trang 52 `Thiết kế phân xưởng sản xuất MAG GVHD: TS Lại Mai Hương  Chọn máy nén: Chọn máy nén pitton cấp hãng Mayekawa + Năng suất lạnh 39800 kcal/h + Đường kính pitton: 95 mm + Hành trình pitton: 76 mm + Số xi lanh: + Tốc độ quay: 1200 vòng /phút + Công suất trục: 26.3 kW VI.3 Quá trình chưng cất: Giả sử glycerin trước chưng cất có nhiệt độ 27oC Thiết bị chưng cất hoạt động áp suất 5mmHg Ở áp suất đó, glycerin bay nhiệt độ 153.8oC [Bảng II.6] Coi hỗn hợp vào thiết bị chưng cất dung dịch glycerin có nồng độ 17% Nhiệt dung riêng tính gần c17% = 3882 J/kg.độ  Nhiệt lượng cần thiết để nâng nhiệt cho glycerin từ 27 lên 153.8oC là: Q7 = mc∆t = 117705(kJ ) Với m = 239.1 kg (là khối lượng glycerin vào thiết bị chưng cất mẻ)  Nhiệt lượng cần thiết để làm bay glycerin: Q8 = mr = 340984(kJ ) Với: + Nhiệt hóa glycerin 175oC r = 18610cal/mol = 846.9 kJ/kg + Khối lượng glycerin hỗn hợp (tính mẻ) là: 40.65 (kg) (= 239.1 x 17%)  Tổng lượng nhiệt cần cung cấp (cho tổn thất nhiệt 5%): Q9 = Q7 + Q8 = 159794(kJ ) 95%  Công suất cần cung cấp để gia nhiệt: QR ' = SVTH: Ngô Vũ Thùy Ngân Q9 = 12.7(kW ) 3.5 x3600 Trang 53 `Thiết kế phân xưởng sản xuất MAG GVHD: TS Lại Mai Hương Chương VII: Tính điện – nước VII.1 Điện: Bảng VII.1: Công suất tiêu thụ thiết bị Bộ phận Công suất (kW) Điện trở gia nhiệt 30.26 Cánh khuấy thiết bị phản ứng 2.2 Bơm nguyên liệu 3.7 Máy nén 26.3 Cánh khuấy thiết bị làm nguội 2.2 Cánh khuấy thiết bị lắng 1.1 Bơm thiết bị lắng 0.55 Động thiết bị chưng cất 5.5 Bộ phận gia nhiệt chưng cất 12.7 Bơm thiết bị chưng cất 0.5 Bơm nước Tổng công suất điện sử dụng cho thiết bị: 92.15 kW Số lượng 1 1 1  Điện cho chiếu sáng: Sử dụng bóng đèn huỳnh quang + Chiều dài bóng: 1.2m + Đường kính: 38mm + Công suất: 40 W + Điện áp: 220V  Sử dụng 25 bóng đèn Tổng cơng suất: 1kW  Chọn máy biến áp: + Công suất định mức: 150 kW + Điện áp vào: 22 kV + Điện áp ra: 220 V 400 V VII.2 Nước: + Nước cho vào hỗn hợp trình lắng: 236.4kg/mẻ = 1.42m3/ngày + Lượng nước sử dụng cho thiết bị làm nguội: 780 kg/mẻ = 4.68m3/ngày + Lượng nước sử dụng cho thiết bị ngưng tụ hơi: 2m3/ngày + Vệ sinh: 50m3/ngày + Nước sinh hoạt: 10m3/ngày  Tổng lượng nước sử dụng: 68.1m3/ngày Chương VIII: Xây dựng an toàn lao động SVTH: Ngô Vũ Thùy Ngân Trang 54 `Thiết kế phân xưởng sản xuất MAG GVHD: TS Lại Mai Hương VIII.1 Kiến trúc xây dựng: Dựa vào kích thước thiết bị, ta chọn kích thước sau: Bảng VIII.1: Kích thước phân xưởng Khu vực Tồn phân xưởng Phịng điều khiển Kích thước (m) 13 x 17 (x 5) 3.35 x Diện tích (m2) 221 13.4 VIII.2 An toàn lao động:  Kiểm tra trước khởi động máy: + Lắp đặt tất thiết bị an toàn thiết bị bảo vệ + Thu dọn khỏi nơi vận hành tất vật liệu, vật dụng vật thể lạ, gây thương tật cho người lao động, gây hư hỏng cho máy + Kiểm tra lại tình trạng hoạt động tất máy + Các đèn báo, còi báo, áp kế, thiết bị an toàn, thiết bị đo tình trạng tốt + Sau ngừng sản xuất, điện, khí, nước phải khóa báo cho nhân viên động lực biết  Những quy định chung vận hành sản xuất: + Chỉ người huấn luyện vận hành hệ thống + Luôn trang bị đầy đủ đồ dùng bảo hộ lao động giày, mũ, quần áo, găng tay, trang thiết bị khác + Không tháo nhãn, dấu hiệu cảnh báo máy, thay chúng bị rách khơng nhìn thấy rõ + Khơng vận hành máy vượt giới hạn cho phép: tốc độ, áp suất, nhiệt độ… + Không rời máy máy hoạt động + Không đưa phần thể vào máy chạy, không chạm vào bề mặt thiết bị nóng + Không cho phép hàn thiết bị hoạt động + Trang bị đầy đủ đồ bảo hộ lao động thực quy định an toàn pha trộn hóa chất tẩy rửa + Khơng sử dụng dung mơi độc hại, hóa chất dễ cháy để vệ sinh thiết bị + Khi vệ sinh vòi nước phải tắt khí nén điện, che chắn tủ điện thiết bị điện, thiết bị tình trạng q nóng  Quy định an tồn khu vực sản xuất: + Phải phân công người trực nhật, xếp, giữ gìn vệ sinh khu vực SVTH: Ngô Vũ Thùy Ngân Trang 55 `Thiết kế phân xưởng sản xuất MAG GVHD: TS Lại Mai Hương + Nghiêm chỉnh chấp hành quy định công nghệ, kỹ thuật an toàn lao động sản xuất công tác Không sử dụng điều khiển thiết bị chưa huấn luyện hướng dẫn an toàn + Nghiêm cấm việc đun nấu, ném bừa bãi giấy rác, tàn thuốc, phế liệu, phương tiện bảo hộ lao động + Tuyệt đối không hút thuốc kho nơi có nguy cháy nổ + Khơng lấy phương tiện phịng cháy chữa cháy để làm việc khác + Sử dụng đầy đủ hợp lý tất phương tiện bảo hộ lao động cấp + Bố trí người dọn dẹp gọn gàng nơi làm việc, giữ gìn vệ sinh chung, bảo quản tốt phương tiện phục vụ nhà máy trang bị + Không rời bỏ vị trí làm việc trước hết làm việc, có việc ngồi phải cử người trực máy, khơng đến khu vực khơng thuộc nhiệm vụ + Các quản đốc, tổ trưởng, nhân viên nhà máy pảhi nghiêm chỉnh chấp hành điều  Phòng cháy chữa cháy: + Việc bảo vệ phòng cháy chữa cháy nghĩa vụ công dân + Mỗi cơng dân phải tích cực đề phịng để khơng xảy cháy, đồng thời chuẩn bị sẵn sàng lực lượng, phương tiện để cần chữa cháy kịp thời hiệu + Thận trọng việc sử dụng lửa, nguồn nhiệt, hóa chất chất dễ cháy nổ, độc hại, phóng xạ + Triệt để tuân theo quy định phòng cháy, chữa cháy + Cấm câu mắc, sử dụng điện tùy tiện, sau làm việc phải kiểm tra thiết bị tiêu thụ điện Chú ý đèn, quạt, bếp điện trước lúc Khơng để hàng hóa, vật tư áp sát vào hông đèn, dây điện Tuân thủ nghiêm ngặt quy định kỹ thuật an toàn sử dụng điện + Vật tư, hàng hóa phải xếp gọn gàng, đảm bảo khoảng cách an tồn phịng cháy chữa cháy, tạo điều kiện thuận lợi cho việc kiểm tra, bảo vệ cứu nguy cần thiết Khơng dùng khóa đóng mở phuy xăng dung môi dễ cháy sắt thép + Khi giao nhận hàng, xe không nổ máy kho nơi chứa nhiên liệu chất dễ cháy, đậu xe phải hướng đầu xe + Trên lối lại, lối hiểm, khơng để chướng ngại vật + Đơn vị cá nhân có thành tích chữa cháy khen thưởng, người vi phạm quy định tùy trách nhiệm nặng nhẹ mà xử lý từ thi hành kỷ luật hành chánh đến truy tố theo pháp luật hành SVTH: Ngô Vũ Thùy Ngân Trang 56 `Thiết kế phân xưởng sản xuất MAG GVHD: TS Lại Mai Hương Chương IX: Tính chi phí IX.1 Vốn đầu tư thiết bị: Bảng IX.1 : Chi phí thiết bị Thiết bị Phản ứng Làm nguội Thiết bị chứa 10000lít Thiết bị chứa 4000lít Thiết bị chứa 3000lít Thiết bị chứa 2000lít Thiết bị lắng Thiết bị chưng cất Bơm 6m3/h Bơm 0.5m3/h Đơn giá (triệu VNĐ) 238 238 80 32 26 18 36.8 400 27.2 6.4 Tổng Số lượng Thành tiền 1 1 1 238 238 160 32 26 36 36.8 400 81.6 6.4 1254.8 IX.2 Chi phí nguyên liệu: Bảng IX.2: Chi phí nguyên liệu Nguyên liệu Đơn giá Đơn vị Số lượng cho (triệu tính ngày sản xuất (kg) VNĐ) Dầu dừa 9.6 Tấn 2100 Glycerin 23.2 Tấn 662 NaOH 0.05 Kg 0.6 H3PO4 0.32 Kg 1.3 Tổng chi phí nguyên liệu cho ngày Thành tiền (triệu VNĐ) 20.16 15.36 0.03 0.42 35.97 VIII.3 Chi phí nhân cơng Do phân xưởng nhỏ thiết bị, em dự tính ca cần kỹ sư công nhân (tổng cộng kỹ sư 12 công nhân) + Kỹ sư: triệu VNĐ/tháng SVTH: Ngô Vũ Thùy Ngân Trang 57 `Thiết kế phân xưởng sản xuất MAG GVHD: TS Lại Mai Hương + Cơng nhân: 1.2 triệu/tháng/người  Vậy chi phí nhân công cho phân xưởng 26.4 triệu VNĐ/tháng VIII.4 Chi phí sản phẩm: Bảng IX.3: Chi phí giá thành sản phẩm Điện Nước Đơn giá 0.001 0.002 Lượng sử dụng ngày 2235.6 (kWh) 68.1 (m3) Thành tiền (triệu VNĐ) 2.24 0.14 Nguyên liệu Nhân công 35.97 1.02 (trung bình ngày) Giá sản xuất: 39.37 (triệu VNĐ) Lượng sản phẩm sản xuất/ngày: 2151 (kg) Giá sản xuất 1kg sản phẩm: 18303 VNĐ/kg Giá sản phẩm: 22000 VNĐ/kg (khấu hao 20%) Giá xây dựng: 3.5triệu/m2  Chi phí xây dựng: 221 x 3.5 = 773.5 (triệu VNĐ) Tổng chi phí cố định ban đầu: 773.5 + 1254.8 = 2028.3 (triệu VNĐ) Mỗi kg sản phẩm khấu hao 3700 VNĐ  Như hoàn vốn cố định sau bán 550000 kg sản phẩm, tức sau 256 ngày sản xuất Giá chấp nhận Vì theo tham khảo công ty Liaocheng Ruijie Chemical Co., Ltd sản phẩm bán với giá 23triệu/tấn SVTH: Ngô Vũ Thùy Ngân Trang 58 `Thiết kế phân xưởng sản xuất MAG GVHD: TS Lại Mai Hương Kết luận Hiện nhu cầu sử dụng monoglyceride không ngừng gia tăng tính ứng dụng nhiều lĩnh vực khác Khách hàng sản phẩm monoglyceride công nghệ thực phẩm số lượng cần thiết nhiều, có nhiều cơng ty tầm cỡ giới sản xuất monoglyceride sản phẩm chính, phổ biến loại monoglyceride chưng cất (distilled monoglyceride hay High Monoglyceride) với nồng độ monoglyceride >90% Do chi phí đầu tư cao, nên sản xuất với suất lớn đạt hiệu kinh tế nên quy mô đồ án này, em xin trình bày phần thiết kế phân xưởng sản xuất monoglyceride với nồng độ cuối 50% (Low Mono) Mặt khác sản phẩm monoglyceride có diglyceride có tác dụng họat động bề mặt tốt, nên để phục vụ cho mục đích nhũ hóa khơng cần thiết phải loại monoglyceride Sản phẩm nhắm đến khách hàng công ty sở sản xuất thực phẩm nên triển khai thực tế phải đạt tiêu chuẩn quản lý chất lượng vệ sinh an toàn thực phẩm Tùy theo vốn đầu tư nguồn nguyên liệu mà lựa chọn suất cho phù hợp Trong thiết kế em cố gắng tìm hiểu lựa chọn thiết bị cho phù hợp, nhiên thiếu thực tế kinh nghiệm kiến thức hạn chế nên khơng thể tránh khỏi sai sót: + Phần tính cân vật chất: số liệu tổn thất chủ yếu chọn theo tài liệu tham khảo nên chắn chưa phù hợp với thực tế + Phần tính cân lượng: khơng tìm tính chất nguyên liệu nên tính theo phương pháp gần Lượng tổn hao, thông số đầu cuối cịn sai sót + Phần chọn thiết bị: thơng tin thiết bị cịn hạn chế Qua trình thực đồ án em phần hiểu sơ công tác thiết kế kỹ sư thực phẩm, nâng cao kỹ kiến thức lĩnh vực mẻ sinh viên chúng em SVTH: Ngô Vũ Thùy Ngân Trang 59 `Thiết kế phân xưởng sản xuất MAG GVHD: TS Lại Mai Hương Tài liệu tham khảo [1] Trần Xoa – Nguyễn Trọng Khuông, Sổ tay Q trình Thiết bị Cơng nghệ Hố chất – Tập 1, NXB Khoa học Kỹ thuật Hà Nội, 2004 [2] Trần Xoa – Nguyễn Trọng Khuông, Sổ tay Q trình Thiết bị Cơng nghệ Hố chất – Tập 2, NXB Khoa học Kỹ thuật Hà Nội, 2005 [3] B Serdarevich and K K Carroll, Synthesis and characterization of 1- and 2monoglycerides of anteiso fatty acids, Journal of Lipid Research, Vol 7, 277-284, 1966 [4] E Handschumaker and L Linteris, A Modified Method for the Determination of Monoglyceride in Fats and Oils by Oxidation with Periodic Acid, The Journal of the American Oil Chemists' Society, 143-145, 1947 [5] E S Perry and G Y Brokaw, The Countercurrent Distribution of Pure Monoglycerides and Some Related Substance, The Journal of the American Oil Chemists' Society, Vol 32, 491-494, 1955 [6] Ellina Kesselman, Eyal Shimoni, Imaging of Oil/Mg Networks by Polarizing NearField Scanning Optical Microscopy, Food Biophysics, Vol 2, 117-123, 2007 [7] Fereidoom Shahidi (editor), Bailey 's Industrial Oil and Fat Products, Wileyinterscience, 2005 [8] G Y Brokaw & W C Lyman, The Behavior of Distilled Monoglycerides in the Presence of Water, The Journal of the American Oil Chemists' Society, Vol 35, 49-52, 1958 [9] G Y Brokaw, E S Perry and W C Lyman, 2-Monoglycerides, The Journal of the American Oil Chemists' Society, Vol 32, 194-197, 1955 [10] Glycerol Monooleate Processing, National Organic Standards Board Technical Advisory Panel Review Compiled by Organic Materials Review Institute for the USDA National Organic Program, 9/2001 [11] Gunilla Bengtsson and Thomas Olivecrona, Apolipoprotein cii enhances hydrolysis of monoglycerides by lipoprotein lipase, but the effect is abolished by fatty acids, Elsevier/North-Holland Biomedical Press, Vol 106, No 2, 345-348, 1979 [12] H Noureddini and V Medikonduru, Glycerolysis of Fats and Methyl Esters, JAOCS, Vol 74, No 4, 419-425, 1997 [13] H Noureddini, D W Harkey, and M R Gutsman, A Continuous Process for the Glycerolyisis of Soybean Oil, JAOCS, Vol 81, No 2, 203-207, 2004 [14] Hans Halvarson and Olof Qvist, A Method to Determine the Monoglyceride Content in Fats and Oils, The Journal of the American Oil Chemists' Society, Vol 51, 162-164, 1974 SVTH: Ngô Vũ Thùy Ngân Trang 60 `Thiết kế phân xưởng sản xuất MAG GVHD: TS Lại Mai Hương [15] Inger Elfman-Borjesson and Magnus Harrod, Synthesis of Monoglycerides by Glycerolysis of Rapeseed Oil Using Immobilized Lipase, JAOCS, Vol 76, No 6, 701707, 1999 [16] J A Monick, Continuous Deglycerination of Monoglycerides, The Journal of the American Oil Chemists' Society, Vol 40, 606-608, 1963 [17] J A Monick, Separation of Monoglycerides, Diglycerides, and Triglycerides by Liquid-Liquid Extraction, The Journal of the American Oil Chemists' Society, Vol 33, 193-197, 1956 [18] L.F.Vermass, Report of the Instrumental Techniques Committee AOCS, 1971-72, The Journal of the American Oil Chemists' Society, Vol 49, 431A-437A, 1972 [19] Jan Pfeffer, Andreas Freund, Rachid Bel-Rhlid, Carl-Erik Hansen, Matthias Reuss, Rolf D Schmid, Highly Efficient Enzymatic Synthesis of 2-Monoacylglycerides and Structured Lipids and their Production on a Technical Scale, AOCS, Lipids 42:947-953, 2007 [20] Leopold Hartman and Walter Esteves, Determination of Monoglycerides in Crude Oils and Fats, JAOCS, Vol 51, 584-585, 1976 [21] M L Damstrup, T Jensen, F V Sparso, Production of Heat-Sensitive Monoacylglycerols by Enzymatic Glycerolysis in tert-Pentanol: Process Optimization by Response Surface Methodology, JAOCS, Vol 83, No 1, 27-33, 2006 [22] M L Damstrup, T Jensen, F V Sparso, S Z Kiil, A D Jensen, and X Xu, Solvent Optimization for Efficient Enzymatic Monoacylglycerol Production Based on a Glycerolysis Reaction, JAOCS, Vol 82, No 8, 559-564, 2005 [23] Margaret Kruty, J B Segur, and C S Miner JR, The Determination of Monoglycerides and Glycerin in Mixtures, The Journal of the American Oil Chemists' Society, Vol 31, 466-469, 1954 [24] Mehdi Ghandi, Abdoljalil Mostashari, Mojgan Karegar, Mina Barzegar, Efficient Synthesis of a-Monoglycerides via Solventless Condensation of Fatty Acids with Glycerol Carbonate, JAOCS, Vol 84, 681-685, 2007 [25] N N Hellman, H F Zobel, and F R Senti, Solubility of Monoglycerides in Oil and Its Relation to the Production of Global Edible Spread, The Journal of the American Oil Chemists' Society, Vol 32, 489-492, 1955 [26] Noel H Kuhrt, Eileen A Welch, and Frank J Kovarik, Molecurlarly Distilled Monoglycerides I Preparation and Properties, The Journal of the American Oil Chemists' Society, Vol 27, 310-313, 1950 [27] O S Privett and M L Blank, A new method for the analysis of component mono-, di-, and triglycerides, J Lipid Research, Vol 2, No 1, 37-44, 1961 [28] P H Eaves, J J Spadaro, and V O Cirino, A Monoglyceride-Rich Tung Oil Product, The Journal of The American Oil Chemists' Society, Vol 38, 443-447, 1961 SVTH: Ngô Vũ Thùy Ngân Trang 61 `Thiết kế phân xưởng sản xuất MAG GVHD: TS Lại Mai Hương [30] Patricia Quinlin and Herman J Weiser JR., Separation and Determination of Mono-, Di-, and Triglycerides in Monoglyceride Concentrates, The Journal of the American Oil Chemists' Society, Vol 35, No 7, 325-327, 1958 [31] Praphan Pinsirodom, Yomi Watanabe, Toshihiro Nagao, Akio Sugihara, Takashi Kobayashi, and Yuji Shimada, Critical Temperature for Production of MAG by Esterification of Different FA with Glycerol Using Penicillium camembertii Lipase, JAOCS, Vol 81, No 6, 543-547, 2004 [32] R Basu Roy Choudhury, The Preparation and Purification of Monoglycerides I Glycerolysis of Oils, The Journal of The American Oil Chemists' Society, Vol 37, 483486, 1960 [33] R Basu Roy Choudhury, The Preparation and Purification of Monoglycerides II Direct Esterification of Fatty Acids with Glycerol, The Journal of The American Oil Chemists' Society, Vol 39, 345-347, 1962 [34] R G Jensen and M E Morgan, Estimation of the monoglyceride content of milk, Research of Department of Animal Industries (Storrs Agricultural Experiment Station, Storrs, Connecticut), 232-239, 1958 [35] R O Feuge and Audrey T Gros, Modification of Vegetable Oils IX Purication of Technical Monoglycerides, The Journal of the American Oil Chemists' Society, Vol 27, 117-122, 1950 [36] R S McKinney and L A Goldblatt, Preparation and Some Properties of Tung Oil Monoglycerides, The Journal of the American Oil Chemists’ Society, Volume 34, December 1957, Vol 34, 585-587 [37] Richard D O'Brien, Fats and Oils, CRC Press LLC, 2004 [38] S Ferreire-Dias, M M R da Fonseca, Production of monoglycerides by glycerolysis of olive oil with immobilized lipases: effect of the water activity, Bioprocess Engineering 12, 327-337, 1995 [39] Satoshi Takano and Yukihiro Kondoh, Monoglyceride Analysis with Reversed Phase HPLC, JAOCS, Vol 64, No 7, 1001-1003, 1987 [40] Takaharu Sakiyama, Tsuyoshi Yoshimi, Akira Miyake, Midori Umeoka, Purification and Characterization of Monoacylglycerol Lipase from Pseudomonas sp LP7315, Journal of Bioscience and Bioengineering, vol 91, no 1, 27-32, 2001 [41] Thomas A Foglia, Lloyd A Nelson, Robert O Dunn, and William N Marmer, Low-Temperature Properties of Alkyl esters of Tallow and Grease, JAOCS, Vol 74, no 8, 951-955, 1997 [42] Upali Weerasooriya, "Ester Alkoxylation Technology", Journal of Surfactants and Detergents, Vol 2, No 3, 373-381, 1999 [43] Willi Fischer, High Concentrated Monoglyceride, Lecture given on occasion of the DGF-Symposium in Magdeburg/Germany, 1998 SVTH: Ngô Vũ Thùy Ngân Trang 62 `Thiết kế phân xưởng sản xuất MAG GVHD: TS Lại Mai Hương [44] Wilton and S Friberg, "Influence of Temperature-Induced Phase Transitions on Fat Emulsions", The Journal of the American Oil Chemists' Society, vol 48, 1971 [45] Wiphum Kaethong, Sarote Sirisansaneeyakul, Poonsuk Prasertsan, Aran H-Kittikun, Continuous production of monoacylglycerols by glycerolysis of palm olein with immobilized lipase, Process Biochemistry 40, 1525-1530, 2005 [46] WM J Govan, JR., Glycerin Recovery - The Soap Kettle, Oil & Soap, 4/1942 [47] Yomi Watanabe, Yoshie Yamauchi-Sato, Toshihiro Nagao, Takaya Yamamoto, Kentaro Tsutsumi, Akio Sugihara, and Yuji Shimada, Production of MAG of CLA in a Solvent-Free System at Low Temperature with Candida rugosa Lipase, JAOCS, Vol 80, No 9, 909-914, 2003 [48] Yong-Ching Yang, Shaik Ramjan Vali, and Yi-Hsu Ju, A Process for Synthesizing High Purity Monoglyceride, J Chin Inst Chem Engrs., Vol 34, No 6, 617-623, 2003 Một số địa trang web tham khảo http://www.wikipatents.com/5316927.html http://en.wikipedia.org/wiki/Solketal http://www.artisanind.com/sol-food/fpsh_05.htm http://www.britannica.com/eb/topic-389862/monoglyceride http://www.cyberlipid.org/glycer/glyc0002.htm http://www.exportpages.com/fdata5/221145/1/fdata5.aspx?auswahl=221145&seite=1 http://www.forever-mem.com.cn/demo/jyjd/products_show.asp?Cp_id=144 http://www.freepatentsonline.com/6127561.html http://www.ist.utl.pt/ http://www.jlr.org/cgi/reprint/7/2/277.pdf http://www.patentstorm.us/patents/6127561-description.html http://www.sciencedirect.com/ http://www.springerlink.com/ http://www.wikipatents.com/gb/1325924.html http://www.wipo.int/ www.alibaba.com www.brooklyn.cuny.edu/ www.freepatentsonline.com www.isaac-heertje.nl/structure/ www.lauricidin.com/tech_data.asp) www.lcicorp.com/evap/short_path/shortpath.html www.nature.com/ www.orgsyn.org/orgsyn/cdxgif/CV3P0502.gif www.scientificpsychic.com www.sms-vt.com/Systems_Plants.159.0.html?&L=1 www.vivo.colostate.edu/ /absorb_lipids.html SVTH: Ngô Vũ Thùy Ngân Trang 63 `Thiết kế phân xưởng sản xuất MAG GVHD: TS Lại Mai Hương Phụ lục Thiết bị bay màng mỏng Thiết bị bay màng mỏng có phận gắn với là: thân gia nhiệt rotor Dòng sản phẩm vào cửa (1), phía khu vực gia nhiệt phân phối xuống bề mặt nóng rotor kết hợp với lực ly tâm Khi sản phẩm chuyển động xoắn ốc (2) xuống phía thành, lớp sóng (3) tạo lưỡi rotor tạo dịng chảy xốy cao, kết tạo dịng nhiệt chuyển khối tối ưu Những thành phần dễ bay nhanh chóng bay Dịng chuyển động chiều (5) hay ngược chiều (4) qua thiết bị tùy vào ứng dụng Trong trường hợp sau ngưng tụ hay vào quy trình tiếp sau Những thành phần không bay thải cửa (6) Việc rửa liên tục đợt sóng giảm thiểu cặn bề mặt truyền nhiệt Hình: Thiết bị chưng cất màng mỏng SVTH: Ngô Vũ Thùy Ngân Trang 64 `Thiết kế phân xưởng sản xuất MAG GVHD: TS Lại Mai Hương Đối với trường hợp chưng cất glycerin: glycerin nước bay tiếp xúc với bề mặt nóng có nhiệt độ từ 165 – 170 oC áp suất – mmHg Hơi bay đem ngưng tụ, glycerin ngưng tụ thu hồi, nước chất không ngưng tụ khác xử lý riêng Các chất khó bay (glyceride ester khác, acid béo tự do…) chảy xuống Một số chất muối, xà phịng gây đóng cặn thành thiết bị xem xét loại bỏ cách cho dòng chảy liên tục, cánh rotor kéo phần, có phận vệ sinh đặc biệt thành thiết bị nhẵn bóng nhằm hạn chế đóng cặn Hình thiết bị có phận ngưng tụ ngồi, có phận ngưng tụ bên lòng thiết bị (hình bên dưới) Đối với trường hợp sinh phận hút (10) lòng thiết bị dẫn xuống phận ngưng tụ chữ U (9) Người ta bố trí phận hút qua dòng lỏng nhập liệu để tận dụng làm nguội dòng ngưng tụ đồng thời gia nhiệt sơ cho dịng nhập liệu Hình: Thiết bị bay màng mỏng có phận ngưng tụ SVTH: Ngơ Vũ Thùy Ngân Trang 65 ... `Thiết kế phân xưởng sản xuất MAG GVHD: TS Lại Mai Hương Lời cám ơn Trước tiên, em xin phép gởi lời cảm ơn đến cô Lại Mai Hương hướng dẫn em trình thực đồ án Bên cạnh em xin cám ơn thầy Bộ môn Công. .. nở hoa di chuyển mỡ lên bề mặt sản phẩm SVTH: Ngô Vũ Thùy Ngân Trang 12 `Thiết kế phân xưởng sản xuất MAG GVHD: TS Lại Mai Hương Trong sản xuất kem loại sản phẩm tráng miệng lạnh đông (kem), cho... 250lít Sau bơm vào thùng nguyên liệu phân xưởng SVTH: Ngô Vũ Thùy Ngân Trang 48 `Thiết kế phân xưởng sản xuất MAG GVHD: TS Lại Mai Hương Sản phẩm sau sản xuất xong chứa thùng lớn, từ bơm định