1. Trang chủ
  2. » Kỹ Thuật - Công Nghệ

Thiết kế nhà máy sản xuất tinh bột sắn năng suất 40000 tấn nguyên liệu/năm

115 1,9K 15

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Định dạng
Số trang 115
Dung lượng 6,33 MB

Nội dung

Thiết kế nhà máy sản xuất tinh bột sắn năng suất 40000 tấn nguyên liệu/năm

Trang 1

LỜI MỞ ĐẦU

Sắn là loại cây hoa màu mang lại hiệu quả kinh tế cao ở nhiều nước trên thế giới Nóđược du nhập vào Việt Nam vào giữa thế kỷ 18 và sớm thích ứng với điều kiện khí hậu,thổ nhưỡng nơi đây Sắn được trồng chủ yếu ở vùng trung du và miền núi Hiện nay, ởnước ta, sắn được sử dụng chủ yếu làm nguyên liệu sản xuất tinh bột sắn Cây sắn đãchuyển đổi vai trò từ cây lương thực thực phẩm thành cây công nghiệp Trồng sắn lànguồn thu nhập quan trọng của các hộ nông dân nghèo do sắn dễ trồng, ít kén đất, ít vốnđầu tư, phù hợp sinh thái và điều kiện kinh tế nông hộ

Nhờ áp dụng nhiều giống mới có năng suất cao và có hàm lượng bột lớn như giốngKM60, KM94,… Trong những năm gần đây, năng lực sản xuất và biến sắn của Việt Nam

đã có bước tiến bộ đáng kể

Sắn và sản phẩm từ sắn là mặt hàng tăng trưởng nóng trong những năm qua và phụthuộc vào nhu cầu nhập khẩu của các nước, do vậy, nghề trồng sắn rất dễ bị tác động nếucác thị trường giảm nhu cầu nhập khẩu Việc đa dạng hóa thị trường xuất khẩu sẽ gópphần hạn chế sự phụ thuộc vào thị trường truyền thống, có thể dẫn đến tình trạng cácdoanh nghiệp Việt Nam bị ép giá Và mở ra nhiều hướng đi mới cho việc sản xuất sắn ởViệt Nam Một trong những hướng đi đó là sản xuất tinh bột sắn xuất khẩu

Nguồn tinh bột sản xuất ra được ứng dụng rộng rãi trong ngành thực phẩm và dượcphẩm như: sản xuất bột ngọt, mì ăn liền, sản xuất bánh kẹo, là nguyên liệu đường hóadịch mantose, glucose, fructose và một số chất làm ngọt khác Khi được hồ hóa tinh bộtsắn có khả năng tạo dẻo, dính, trong, và quánh nên được sử dụng làm kẹo dính và phụ giasản xuất các loại thuốc viên

Với khả năng cung cấp nguyên liệu và tính ứng dụng cao của củ sắn, nhiều nhà máysản xuất tinh bột sắn đã được xây dựng và đi vào ổn định sản xuất ở cả 3 miền bắc, trung,nam Với những kiến thức đã được học cộng với những kiến thức thực tế, tôi đã lựa chọn

đề tài “ Thiết kế nhà máy sản xuất tinh bột sắn năng suất 40000 tấn nguyên liệu/ năm.”

Trang 2

Chương 1 LẬP LUẬN KINH TẾ - KỸ THUẬT

1.1 Sự cần thiết phải đầu tư

Trong chiến lược toàn cầu cây sắn đang được tôn vinh là một trong những loại câylương thực dễ dàng thích hợp với những vùng đất cằn cỗi và là loại cây công nghiệp triểnvọng có khả năng cạnh tranh cao với nhiều loại cây công nghiệp khác Ở nước ta cây sắn

đã chuyển đổi nhanh chóng vai trò từ cây lương thực truyền thống sang cây công nghiệp,

sự hội nhập đã mở rộng thị trường sắn tạo nên những cơ hội chế biến tinh bột, tinh bộtbiến tính bằng hóa chất và enzyme,… góp phần vào sự phát triển kinh tế đất nước Chính

vì thế việc xây dựng nhà máy sản xuất tinh bột sắn ở nước ta là việc cần thiết

1.2 Lựa chọn địa điểm xây dựng

Thiết kế nhà máy dự kiến sẽ đặt nhà máy tại khu công nghiệp Phú Bài mở rộngthuộc huyện Hương Thủy, tỉnh Thừa Thiên Huế

Với KCN Phú Bài có tổng diện tích 818 ha, nằm cách trung tâm thành phố Huếkhoảng 15 km, cạnh sân bay Phú Bài, nằm dọc theo tuyến Quốc lộ 1A và đường sắt Bắc –Nam; cách cảng biển Chân Mây 40 km về phía Nam, cảng biển Thuận An 15 km về phíaBắc [16]

Tình hình khí hậu tại tỉnh Thừa Thiên Huế [12]

- Nhiệt độ trung bình năm: 25 0C

- Lượng mưa trung bình năm: 2500 mm/ năm

- Độ ẩm trung bình năm: 85 – 86 %

- Hướng gió chính: Đông Nam

1.3 Nguồn nguyên liệu [16]

Nhà máy được đặt tại khu công nghiệp Phú Bài, tỉnh Thừa Thiên Huế Đây có thểnói là trung tâm của các nguồn nguyên liệu như huyện A Lưới, Phong Điền, Nam Đông,Hương Trà, Phú Lộc, ngoài ra có thể nhập nguồn nguyên liệu từ tỉnh Quảng Trị, tỉnhQuảng Bình, Quảng Nam,…vv

Trang 3

Nguyên liệu cho nhà máy là củ sắn tươi nên rất dễ dàng cho việc thu mua, đặc biệt

nó lại thích hợp cho việc trồng với những vùng đất cằn cỗi trải dọc vùng duyên hải miềnTrung, nên nguồn nguyên liệu rất dồi dào

1.4 Nguồn điện

Nguồn điện được lấy từ trạm 110 KV Phú Bài, công suất 1 x25 MVA Trạm chủ yếucung cấp điện cho các phụ tải của khu công nghiệp Phú Bài Xây dựng khu biến áp cungcấp điện cho nhà máy

1.5 Nguồn cấp và thoát nước

Nước là một trong những nguyên liệu cần thiết của nhà máy Nước dùng cho nhiềumục đích khác nhau như: chế biến, vệ sinh thiết bị và dùng cho sinh hoạt Nước sử dụngphải đạt các chỉ tiêu về chỉ số coli, độ cứng, nhiệt độ, hỗn hợp vô cơ, hữu cơ trong nước.Nhà máy sử dụng nước từ nhà máy nước của khu công nghiệp Ngoài ra nguồn nướccòn được lấy từ các giếng khoan và được xử lý đạt yêu cầu của nước thủy cục

Nhà máy sản xuất tinh bột sắn là một trong những nhà máy có lượng nước thảinhiều, vì vậy vấn đề xử lý nức thải, thoát nước rất quan trọng Do nước thải chứa nhiềuchất chất hữa cơ dễ phân giải, nó là môi trường dinh dưỡng thuận lợi cho vi sinh vật sống

và phát triển, chúng gây mùi hôi thối rất khó chịu Nước thải được xử lý một cách khoahọc, tránh gây ô nhiễm cho khu vực xung quanh [13]

Trang 4

Sau dây chuyền công nghệ, ngoài sản phẩm tinh bột sắn ra thì còn có bã sắn, phếphẩm này sẽ bán cho nhà máy chế biến thức ăn gia súc để làm nguyên liệu Sự hợp táchóa này sẽ giúp tiêu thụ được bã sắn – một phế phẩm không cần cho nhà máy nhưng lạigiúp tăng hiệu quả kinh tế, tránh gây ô nhiễm môi trường.

1.8 Giao thông vận tải

Khu công nghiệp Phú bài nằm cách trung tâm thành phố Huế khoảng 15 km, cạnhsân bay Phú Bài, nằm dọc theo tuyến Quốc lộ 1A và đường sắt Bắc – Nam, cách cảngbiển Chân Mây 40 km về phía Nam, cảng biển Thuận An 15 km về phía Bắc Cho nên rấtthuận lợi cho giao thông vận tải

1.9 Thị trường tiêu thụ sản phẩm

Sản phẩm của nhà máy sẽ bán cho các nhà máy xí nghiệp sản xuất bánh kẹo, bộtngọt,… ở trong nước hoặc xuất khẩu ra nước ngoài

Kết luận: Từ các phân tích trên cho thấy việc xây dựng nhà máy tinh bột sắn năng

xuất 40000 tấn nguyên liệu / năm tại địa điểm đã chọn là thích hợp và cần thiết

Chương 2 TỔNG QUAN

Trang 5

2.1 Tình hình sản xuất và tiêu thụ sắn ở Việt Nam [14].

Ở Việt Nam, sắn là cây lương thực quan trọng đứng hàng thứ ba sau lúa và ngô Câysắn hiện nay đã chuyển đổi vai trò từ cây lương, thực thực phẩm thành cây công nghiệphàng hóa có lợi thế cạnh tranh cao Sản xuất sắn là nguồn thu nhập quan trọng của các hộnông dân nghèo do sắn dễ trồng, ít kén đất, ít vốn đầu tư, phù hợp sinh thái và điều kiệnkinh tế nông hộ.Hiện nay nhiều nông dân Việt Nam đã tích cực áp dụng giống và tiến bộ

kỹ thuật mới vào sản xuất

Số liệu thống kê cũng cho biết, diện tích trồng sắn của cả nước có 560 nghìn ha, vớitổng sản lượng đạt gần 9,4 triệu tấn 30% sản lượng thu được phục vụ nhu cầu tiêu dùngtrong nước làm lương thực, chế biến thức ăn chăn nuôi, công nghiệp dược phẩm, làmnguyên liệu sản xuất xăng sinh học, cồn công nghiệp, v.v 70% được xuất khẩu dướidạng tinh bột hoặc sắn lát khô

Nhiều nhà máy chế biến sắn ở trong nước cũng được xây dựng Trên phạm vi cảnước, có khoảng 60 nhà máy chế biến tinh bột sắn có quy mô công nghiệp với tổng côngsuất chế biến mỗi năm hơn nửa triệu tấn tinh bột sắn, tương ứng với nhu cầu sử dụng gần2,5 triệu tấn củ sắn tươi, bằng 30% sản lượng cả nước, tăng gấp đôi số nhà máy và gấp 3

về công suất so với 5 năm trước đây và 6 nhà máy chế biến nhiên liệu sinh học (ethanol)đang được triển khai, tạo thuận lợi cho sản xuất sắn Các nhà máy này có địa điểm xâydựng trải rộng trên toàn quốc, thuận lợi cho việc thu mua nguyên liệu và giảm chi phí vậnchuyển Ngòai ra, còn có trên 4000 cơ sở chế biến sắn lát, tinh bột sắn thủ công có côngsuất dưới 10 tấn củ tươi/ngày nằm rải rác ở hầu hết các tỉnh trồng sắn, chủ yếu ở các tỉnhphía Nam như Tây Ninh, Đồng Nai

Sản phẩm sắn Việt Nam có nhu cầu cao đối với thị trường xuất khẩu và tiêu thụ nộiđịa Việt Nam hiện sản xuất mỗi năm gần 10 triệu tấn sắn củ tươi, trong đó khoảng 70%dành cho xuất khẩu và 30% cho tiêu thụ trong nước Việt Nam hiện đã trở thành nướcxuất khẩu tinh bột sắn đứng thứ hai trên thế giới sau Thái Lan

Trang 6

Trong các loại cây lương thực, sắn là cây trồng cho nguồn nguyên liệu có khả năngchế biến sản phẩm vào loại phong phú nhất Sản phẩm từ cây sắn được sử dụng nhiềutrong lĩnh vực kinh tế đời sống.

2.2 Đặc điểm của cây sắn, cấu tạo và thành phần hóa học của củ sắn

2.2.1 Đặc điểm của cây sắn [10].

Cây sắn hay còn gọi là cây khoai mì là cây lương thực ưa ấm nên được trồng nhiều ở

những nước có khí hậu nhiệt đới, có tên khoa học là Manihơt esculenta Crantza.

Sắn có nhiều loại khác nhau về màu sắc, thân cây, lá, vỏ củ, thịt củ Tuy nhiên, trongcông nghiệp sản xuất tinh bột người ta phân sắn thành hai loại sắn đắng và sắn ngọt

- Sắn đắng: cho năng suất cao, củ to, hàm lượng tinh bột trong củ cao, có nhiềunhựa củ, hàm lượng cyanhydric cao, ăn tươi bị ngộ độc

- Sắn ngọt: gồm tất cả các loại sắn có hàm lượng cyanhydric thấp, loại sắn này cóhàm lượng tinh bột thấp, ăn tươi không bị ngộ độc

Hiện nay, loại sắn đang trồng chủ yếu là loại sắn đắng và các giống sắn này cho năngsuất và hàm lượng tinh bột tương đối cao

2.2.2 Cấu tạo của củ sắn [10].

Hình 2.1 Cấu tạo của củ sắn [10]

Củ sắn thường thuôn dài ở hai đầu, tùy theo tính chất đất và điều kiện trồng mà kíchthước của củ dao động trong khoảng:

Chiều dài từ 0,1- 0,5m

Trang 7

- Vỏ gỗ là lớp ngoài cùng, sần sùi, màu nâu thẫm, chứa các sắc tố đặc trưng

- Có tác dụng giữ cho củ rất bền, không bị tác động cơ học bên ngoài

b Vỏ củ.

- Dày hơn vỏ gỗ, chiếm khoảng 8 – 15% trọng lượng củ

- Gồm các tế bào được cấu tạo bởi cellulose và bên trong là hạt tinh bột (5 – 8%),chất chứa Nitơ và dịch bào (nhựa) có ảnh hưởng tới màu của tinh bột khi chế biến

- Giữa các lớp vỏ là mạng lưới ống dẫn nhựa củ, trong mủ có nhiều tanin, enzyme

Trang 8

lượng tinh bột trong thịt củ giảm dần từ phần thịt củ sát vỏ đến lõi.

- Ngoài các lớp tế bào nhũ mô còn có các tế bào thành cứng không chứa tinh bột(cấu tạo từ cellulose) cứng như gỗ gọi là xơ Loại tế bào này thường thấy ở đầucuống của củ sắn già và những củ biến dạng trong quá trình phát triển

Bảng 2.1 Tỷ lệ %(theo khối lượng) các thành phần có trong củ sắn [14]

Trang 9

xơ và một số vitamin B1, B2.

a Nước.

Lượng ẩm trong củ khoai mì tươi rất cao, chiếm khoảng 70% khối lượng toàn củ.Lượng ẩm cao khiến cho việc bảo quản củ tươi rất khó khăn Vì vậy ta phải đề ra chế độbảo quản củ hợp lí tùy từng điều kiện cụ thể

Nhiệt độ hồ hóa tinh bột sắn trong khoảng 58,5-700C so với 56-660C ở khoai tây và62-720C ở tinh bột bắp Việc tạo ra các dẫn xuất của tinh bột nhờ liên kết ngang hay việcthêm các chất có hoạt tính bề mặt có thể thay đổi nhiệt độ hồ hóa Nhiệt độ hồ hóa cũngảnh hưởng đến chất lượng nấu của tinh bột, nhiệt độ hồ hóa thấp thường làm chất lượngnấu thấp do tin bột dễ bị phá vỡ

Độ nở và độ hòa tan của tinh bột cũng là tính chất quan trọng và cũng rất khác nhaugiữa các dạng tinh bột Tính chất này của tinh bột sắn phụ thuộc rất nhiều vào giống , điều

Trang 10

kiện môi trường sống, thời điểm thu hoạch nhưng lại không liên quan đến kích thước hạthay trọng lượng phân tử tinh bột.

Cấu trúc gel của tinh bột sắn có độ bền cao hơn so với nhiều loại ngũ cốc khác nênđược ứng dụng nhiều trong công nghiệp thực phẩm, đặc biệt với những sản phẩm phảibảo quản trong thời gian dài

Hàm lượng tinh bột trong củ sắn phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: Điều kiện khí hậu,giống, thời gian thu hoạch, bảo quản…nhưng quan trọng nhất vẫn là thời gian thu hoạch.Chẳng hạn như: Sắn 6 tháng thì thu hoạch khoảng từ tháng 10 – 11 là tốt nhất( thời gianthu hoạch phụ thuộc vào giống sắn) sẽ cho năng suất và hàm lượng tinh bột cao nhất Nếuthu hoạch sớm thì năng suất củ thấp, lượng tinh bột ít, lượng chất hòa tan cao.Còn nếu thuhoạch trễ quá thì hàm lượng tinh bột sẽ giảm, thành phần xơ tăng, một phần tinh bột thủyphân thành đường để nuôi mầm non

Tinh bột sắn có một số tính chất đặc trưng rất có lợi khi sử dụng chúng làm nguyênliệu trong chế biến thực phẩm như:

- Tinh bột sắn không có mùi nên rất thuận tiện khi sử dụng chúng cùng với cácthành phần có mùi trong thực phẩm

- Tinh bột sắn trong nước sau khi được gia nhiệt sẽ tạo thành sản phẩm có dạng sệttrong suốt nên rất thuận tiện trong việc sử dụng cùng với các tác nhân tạo màukhác

- Tỉ lệ amylopectin: Amylose trong tinh bột sắn cao (80:20) nên gel tinh bột có độnhớt, độ kết dính cao và khả năng gel bị thoái hóa thấp

Trang 11

Đư

ờn g

- Đường trong củ sắn chủ yếu là glucoza và một ít maltoza, saccaroza Sắn càng già thì hàm lượng đường càng giảm

- Trong chế biến, đường hoà tan trong nước được thải ra trong nước dịch

Bảng 2.2 Hàm lượng các acid amine có trong củ sắn [6]

Acid amine Hàm lượng (mg/100g protid)

Trang 12

Ngoài những chất dinh dưỡng trên, trong củ sắn còn có chứa các độc tố tanin, sắc

tố và các hệ enzime phức tạp Đây là những chất gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng tinhbột sau này (chủ yếu là về màu sắc)

a Độc tố

Trong củ sắn HCN tồn tại dưới dạng cyanogenic glucoside gồm 2 loại linamarin và lotaustralin

- Linamarin có công thức phân tử C10H17O6N

- Độc tố này được phất hiện lần đầu bởi Peckolt và được gọi là manihotoxin

- Dưới tác dụng của dung dịch vị có chứa HCl hoặc men tiêu hóa, chất này bị phân hủy và giải phóng ra acid cyanhydric là chất độc đối với người

C10H17O6N + H2O C6H12O6 + (CH3)2 O + HCN

(Linamarin) (Glucose) (Aceton) Axid Hydrocyanic

- Lotaustralin có công thức phân tử là C11H9O6N :

Tùy theo giống sắn, điều kiện đất đai, chế độ canh tác và thời gian thu hoạch mà hàmlượng HCN có khác nhau

Trang 13

Sự phân bố chất độc trong củ sắn không đều: cuống củ chứa nhiều độc hơn ở giữa củ,lớp vỏ thịt chứa nhiều HCN hơn cả, kế đến là lõi sắn, phần thịt sắn có chứa chất độc íthơn.

Các glucoside này hòa tan tốt trong nước nên trong quá trình sản xuất tinh bột độc tố

sẽ theo nước dịch thải ra ngoài Vì vậy sắn đắng có hàm lượng độc tố cao nhưng sảnphẩm tinh bột từ sắn vẫn có thể dùng làm thực phẩm

Do các glucoside này tập trung nhiều ở vỏ củ do đó khi chế biến nên tách dịch bàonhanh để không ảnh hưởng đến màu sắc của tinh bột sau này vì HCN sẽ tác dụng với Fecho ra muối Cyanate sắt có màu xám đen

b Enzime

Các enzyme trong sắn tới nay chưa được nghiên cứu kỹ Người ta cho rằng trong số Các enzyme có trong củ sắn thì hệ enzyme polyphenoloxydase là enzyme có ảnh hưởnglớn đến chất lượng sắn trong quá trình bảo quản và chế biến

Khi đào củ lên thì các enzyme này có điều kiện để hoạt động mạnh, khi đó enzymepolyphenoloxydase sẽ xúc tác quá trình oxy hóa polyphenol tạo octorinon sau đó tổnghợp các chất không có bản chất phenol (các axid amine) tạo ra các sản phẩm có màu.Trong nhóm enzyme polyphenoloxydase có những enzyme oxy hóa các monophenol

mà điển hình là tyrosinase xúc tác sự oxy hóa acid amin tyrosine tạo ra quinon tương ứng.Các quinon sau một loạt chuyển hóa sinh ra sắc tố màu xám đen gọi là melanin Đây làmột trong những nguyên nhân làm cho thịt sắn có màu đen (dân gian gọi là chảy nhựa)

Trang 14

Hình 2.4: Cơ chế tạo thành melanine từ tyrosine với sự xúc tác của

enzyme tyrosinase [6]

c Polyphenol

Hợp chất polyphenol trong sắn 0,1-0,3% hợp chất này rất dễ chuyển màu do EnzymePolyphenoloxydaza tạo nên quá trình oxy hoá tạo nên hợp chất Prohafon rất bền tối màunên sắn bóc vỏ mà không có biện pháp kỹ thuật thích hợp thì bao giờ cũng có màu đen Các polyphenol bị oxy hoá biến màu sinh hiện tượng chảy nhựa và còn hạn chế tốc độthoát nước của sắn khi làm khô Khi chế biến các hợp chất polyphenol này còn có tácdụng với Fe tạo thành hợp chất có màu xám đen Hợp chất này cùng với Prohafen đều ảnhhưởng đến màu sắc của tinh bột nếu như trong chế biến không tách dịch bào nhanh

Trang 15

Trong quá trình bảo quản, sắn tươi thường nhiễm bệnh thối khô và thối ướt do nấm và

vi khuẩn gây nên nhất là đối với những củ bị tróc vỏ và dập nát

Một số phương pháp bảo quản khoai mì tươi:

- Bảo quản trong hầm kín: Mục đích của việc bảo quản trong hầm kín là hạnchế sự hoạt động của các enzyme oxy hóa, một trong những nguyên nhân làm hưhỏng củ Yêu cầu hầm phải kín hoàn toàn, phải có mái che để tránh nước chảy vào

- Bảo quản bằng cách phủ cát khô: Chọn củ có kích thước đều, không bị dậpnát xếp thành luống cao 0,5-0,6 Rộng 1,2-1,5, chiều dài khoảng 4m, sau đó phủđều cát lên, chiều dày lớp cát ít nhất là 20cm

- Bảo quản bằng cách nhúng hoặc phun dung dịch nước vôi 0,5%, sau đódùng trấu hoặc cát phủ kín đống khoai mì, bảo quản theo phương pháp này có thểbảo quản trong 15 – 25 ngày

- Sắn mua về không được để quá 48h sau thu hoạch Ta nên chọn chế độmua thích hợp để có thể chế biến trong vòng 24h nhằm tránh trường hợp hư hỏng

và giảm chất lượng tinh bột của củ

2.4 Tiêu chuẩn chất lượng tinh bột sắn [30]

2.4.1 Tiêu chuẩn chung

Tinh bột sắn ăn được phải:

- An toàn và phù hợp cho người sử dụng

- Không có mùi vị khác thường và côn trùng gây hại

Trang 16

- Vi sinh vật gây bệnh: không có

- Côn trùng gây hại: không có

2.5.1 Ứng dụng của tinh bột sắn trong ngành sản xuất thực phẩm

a Các loại bánh, kẹo

- Tinh bột được sử dụng là một trong những nguồn nguyên liệu chính để sản xuất các loại bánh Ngoài việc giảm giá thành sản xuất, tinh bột còn có chức năng làm đầy, làm láng và góp phần tạo nên một số tính chất công nghệ cho sản phẩm bánh

- Một số sản phẩm tiêu biểu: các sản phẩm bánh snack, bánh quy, bánh rán…

- Bún, miến, mì ống, mì sợi, bánh tráng, là những sản phẩm thực phẩm rất thông dụng ở quy mô làng xã được chế biến từ tinh bột sắn

c Sản xuất các sản phẩm thủy phân từ tinh bột

- Bằng con đường thủy phân, tinh bột là nguyên liệu chính để sản xuất ra các loạisản phẩm như: mạch nha, glucose, sorbitol, maltodextrin,…

Trang 17

- Từ glucose bằng con đường lên men người ta có thể sản xuất rượu, cồn, mìchính…

- Sorbitol là phụ gia tạo cấu trúc rất thông dụng trong các sản phẩm thực phẩm

d Sản xuất đường glucose

- Nguyên liệu: Bột hoặc tinh bột các loại củ cũng như các loại hòa thảo Ở các nướckhác chủ yếu dùng tinh bột ngô, tinh bột khoai tây Ở nước ta dùng tinh bột sắn đểsản xuất đường glucose

- Chất lượng tinh bột ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm và hiệu suất thu hồi Chấtlượng tinh bột thấp quá trình đường hóa kéo dài, phản ứng không triệt để, sảnphẩm có màu xấu, khó khăn cho quá trình xử lý dịch, hiệu suất thu hồi thấp

- Quá trình sản xuất gồm 3 giai đoạn chủ yếu: đường hóa dịch bột thành dịch, xử lýdịch đường hóa, kết tinh tinh thể từ mật và chế biến thanh sản phẩm

e Sản xuất mì chính

- Mì chính là muối mononatri của acid glutamic (C5H8NO4Na) Có 2 dạng: bột vàtinh thể, là chất điều vị có giá trị trong công nghiệp thực phẩm, trong nấu nướngthức ăn hằng ngày

- Tinh bột được dùng trong sản suất mì chính bằng phương pháp lên men sử dụngnhững chủng vi sinh vật có khả năng tổng hợp các acid amin từ các nguồn glucid

và đạm vô cơ sau đó tách lấy acid glutamic để sản xuất mì chính Phương pháp này

có nhiều ưu điểm: không cần sử dụng nguyên liệu protid, không cần sử dụng nhiềuhóa chất và thiết bị chịu ăn mòn, hiệu suất cao giá thành hạ

2.5.2 Ứng dụng tinh bột sắn trong một số nghành công nghiệp khác[30]

Trang 18

- Tinh bột giữ vai trò quan trọng trong ba giai đoạn dệt, đó là: hồ vải, in và hoànthiện.

- Giai đoạn in: tinh bột được sử dụng nhằm ngăn cản các tác nhân gây ô nhiễm trongkhi in

- Giai đoạn hoàn thiện: tinh bột thường sử dụng là tinh bột sắn, được cung cấp vớinhững tỷ lệ khác nhau để vải bóng và bền, ví dụ vải cotton là 12%, vải tổng hợp là18%, tơ nhân tạo là 8%

e Sản xuất giấy

Tinh bột được dúng trong sản xuất giấy để làm khô bề mặt và bao phủ bề mặt giấy

Trang 19

Chương 3: CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ3.1 Sơ đồ quy trình công nghệ [6].

THIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT TINH BỘT SẮN

Đóng bao

Phân li 1

Phân li 2

Li tâm Chặt khúc

Nước Nước thải

Nước

Nước sạch

Trang 20

3.2 Thuyết minh quy trình công nghệ [6].

3.2.1 Sắn nguyên liệu

Sắn sau khi thu hoạch được xe chở về nhà máy Đầu tiên được đi qua cân để xác địnhkhối lượng, sau đó sắn được đưa vào bãi chứa nguyên liệu Được phòng KCS lấy mẫu đểkiểm tra hàm lượng tinh bột, tỷ lệ hư hỏng, lượng tạp chất để định giá cho người bán.Yêu cầu nguyên liệu sắn phải có hàm lượng tinh bột trên 18%, thường vào khoảng 25-28% là đạt tiêu chuẩn tốt nhất

Tại bãi nguyên liệu, sắn được xe xúc tiến hành xúc sắn cho vào phễu nạp liệu

 Phểu nạp liệu : Có tác dụng là một thùng chứa trung gian lớn để dễ dàng cho việc

điều tiết lượng sắn đưa vào dây chuyền Khả năng chứa của phểu khoảng 4 tấn sắn củ.Được làm bằng thép tấm cacbon kết cấu hàn, thổi phun cát, sơn chống gỉ epoxy Dạnghình chóp lật ngược

Mục đích : Tạo điều kiện để vận chuyển sắn nguyên liệu qua sàng rung dễ dàng, cungcấp nguyên liệu một cách chủ động cho quá trình sản xuất và loại bỏ được một phần tạpchất như đất cát, cành cây,… trước khi đưa vào sản xuất

Sau đó được đưa qua sàng rung rồi được băng tải cao su 1 vận chuyển đưa lên lồngbóc vỏ

3.1.2 Bóc vỏ

- Mục đích của công đoạn bóc vỏ : Loại bỏ một phần lớn vỏ gỗ bên ngoài củ sắn vìphần này chỉ là xenluloza và hemixenluloza không có chứa tinh bột mà còn ảnh hưởngđến quá trình sản xuất Bóc vỏ còn có mục đích làm sạch sơ bộ, loại bỏ tạp chất, đất cátbám bên ngoài củ sắn, tạo điều kiện thuận lợi cho công đoạn rửa tiếp theo

- Lồng bóc vỏ

a Cấu tạo

Thân: Hình trụ, hai đầu được làm bằng thép tấm, phần công tác ở giữa làm bằng thép

trơn, d = 12mm, xoắn từ đầu đến cuối với khe hở giữa các thanh là 16mm Khe hở này cótác dụng để đất, cát rơi xuống và tăng ma sát khi xáo trộn Nếu hiệu quả bóc không cao,

có thể hàn tăng thêm các thanh bằng sắt rằn để tăng ma sát

Trang 21

Cánh dẫn hướng: 2 cánh xoắn ốc chạy bên trong từ đầu đến cuối lồng, có tác dụng

dẫn hướng để đưa nguyên liệu di chuyển từ đầu đến cuối lồng Bước xoắn đã được tínhtoán kỹ để thời gian lưu củ sắn trong lồng không quá lâu gây nên quá tải, cũng không lưu

củ sắn quá nhanh để chưa kịp bóc Căn cứ tốc độ quay của lồng, kích thước lồng để tínhchọn bước xoắn

Toàn bộ lồng được đặt trên 4 con lăn là 4 bánh cao su có kích thước giống nhau Sở dĩphải dùng bánh cao su để khử những sai số do chế tạo, trong trường hợp này là lồngkhông tròn đều Để không cho lồng trượt dọc, dùng hai con lăn chặn để lắp trên khung tựavào gân của lồng để hãm 2 hướng tới và lui

b Nguyên tắc hoạt động

1.Nắp bảo vệ thiết bị 5.Ông dẫn nước rửa 9 Đầu thiết bị bằng thép tấm

2 Thân thiết bị 6.Bánh đà cao su 10 Cửa tạp chất ra

3 Thanh thép 7.Cửa tháo nguyên liệu

4 Cánh dẫn hướng 8.Cửa nguyên liệu vào

1

Trang 22

Nguyên liệu từ băng tải được đưa vào lồng bóc vỏ qua cửa nạp liệu Lồng được dẫnđộng bởi 1 môtơ, môtơ 4kw qua hộp giảm tốc truyền động cho bốn bánh cao su quay làmquay lồng tách vỏ, vận tốc của nó là 45-80v/p Nguyên liệu được đưa vào lồng qua cửanạp liệu và được các cánh xoắn vận chuyển ra ngoài Khi lồng quay, sẽ tạo nên sự xáotrộn trong lồng, sự xáo trộn này sẽ tạo nên sự mài xát và va đập giữa củ - củ, củ - lồnglàm cho đất cát và 1 phần vỏ gỗ được bóc ra (55-75%) và được xối rửa bởi vòi nước làmcho vỏ gỗ và các tạp chất bong ra Vỏ gỗ sau khi bong ra khỏi củ lập tức rơi qua khe hẹpgiữa các thanh thép ra ngoài.

Tuỳ từng dây chuyền và từng trường hợp để có thể cấp nước rửa vào cho lồng Trongtrường hợp dùng nước rửa, sẽ tăng cường làm sạch sơ bộ cho củ, tăng hiệu quả bóc vỏ.Tuy nhiên, tất cả đất cát đều theo khe hở của lồng rơi xuống máng hứng, theo nước đếnlồng tách rác và đi đến hệ thống xử lý nước thải Trong trường hợp này cần phải có hệthống tách cát và xử lý nước thải quy mô hơn Trong dây chuyền nhà máy chỉ bóc khô, để

có thể tách riêng phần chất thải rắn riêng, không thông qua hệ thống xử lý nước thải

3.1.3 Rửa củ

Mục đích : Tách tạp chất còn sót trên củ, loại bỏ phần vỏ gỗ còn lại để tránh gây ảnh

hưởng đến quá trình sản xuất và chất lượng tinh bột thành phẩm

Máy rửa củ có cấu tạo gồm nhiều ngăn, máy được cấu tạo gồm các cánh guồng để đảotrộn và vận chuyển sắn Ma sát xảy ra trong quá trình di chuyển của củ sắn, giữa củ và củ,

củ và mái chèo, củ và thân máy sẽ làm sạch củ Để tăng khả năng làm sạch vỏ người tacấp thêm nước ở ngăn đầu tiên và ngăn cuối cùng, đặc biệt là ngăn cuối cùng người ta bốtrí hệ thống phun nước sạch để tiếp tục công đoạn tiếp theo Quá trình rửa củ này thì vỏlụa được tách ra khoảng 85 - 90%, chất thải được đem đi xử lý riêng

 Bể rửa củ

a Cấu tạo

Trang 23

Bể rửa được chia làm 4 ngăn riêng biệt, gồm 2 ngăn ướt và 2 ngăn khô Ngăn ướtnhằm mục đích để rửa lớp chất nhầy và lớp vỏ bị đánh tơi bên ngoài củ sắn; ngăn khônhằm để tăng ma sát giữa sắn-sắn, sắn-mái chèo, trục quay Mỗi ngăn bên dưới thànhthiết bị được thiết kế các hố gom đá, sắt trong quá trình di chuyển của nguyên liệu quacác ngăn.

Mỗi ngăn gồm nửa hình trụ ngăn cách bộ phận công tác phía trên và khoang chứa phíadưới Toàn bộ máy được chế tạo bằng thép không gỉ và đặt trên khung thép Thân trụ được

xẻ rãnh để thoát nước bẩn và chất rắn nhỏ, máng thoát nước thải cao hơn nền 1,5m đảm bảocho nước thải thoát ra có thể tự chảy ra lồng tách rác và giảm góc nghiêng của băng tải củ.Nước rửa được lấy từ hai nguồn chính là nước thải của máy phân ly và và máy li tâm Đáyhầm nghiêng ra bên ngoài thông với cửa xả có thể điều chỉnh được Cửa xả được điều chỉnhbằng trục vít me, quay tay

Mái chèo được làm bằng thép không gỉ AISI 304 chất lượng cao, đầu cạnh được vắtbiên dạng oval, trục hình vuông đỡ bằng ống lót bằng đồng và có các vỏ bọc đầu đệm ởhai đầu Hai mái chèo sát nhau được đặt lệch nhau 450 theo phương đứng để khi quay, cáccánh chèo đẩy sắn đi từ đầu bể đến cuối bể Tại cửa ra của mỗi ngăn, cánh chèo khôngdập oval mà hàn với tấm gạt hướng theo chiều ra của sắn

Bộ phận truyền động: Có 4 bộ phận truyền động độc lập tương ứng với 4 trục của máy

cho 4 ngăn Mỗi bộ phận truyền động bao gồm mô tơ 5,5 kW - hộp giảm tốc

b Nguyên tắc hoạt động

Môtơ truyền động qua hộp giảm tốc, truyền động qua xích làm cho các trục quay,

Hình 3.2 Cấu tạo bể rửa củ [19]

1 Môtơ 2 Vỏ máy 3.Cánh chèo 4.Trục máy 5.Ổ bi

5

1

Trang 24

và chuyển sắn về phía trước Dưới tác dụng của lực ma sát giữa sắn- sắn, sắn-cánh chèo

sẽ làm sạch củ sắn Quá trình rửa là để làm sạch, loại bỏ lớp vỏ ngoài cũng như mọi tạpchất khác Nếu rửa không hiệu quả, các hạt bùn dính trên củ sắn sẽ là nguyên nhân làmgiảm độ trắng của dịch sữa và sản phẩm Để tăng khả năng tách vỏ, ở các ngăn ướt người

ta cấp thêm nước Nước rửa cho quá trình này chính là nước thải từ hệ thống phân ly,nước này mang theo dịch bào và bột sót Do đó ở ngăn cuối, có bố trí nước sạch để rửa lạilần nữa trước khi vào máy mài Tạp chất được tách ra theo các khe hở rơi xuống các hốgom rồi ra ngoài Trong giai đoạn này, vỏ được bóc khoảng 80-85%

Yêu cầu của công đoạn này là củ sắn phải được bóc sạch hầu hết vỏ lụa, đất cát vàcác tạp chất thô nhỏ

3.2.4 Chặt băm

- Mục đích : Làm giảm kích thước của củ sắn tạo điều kiện thuận lợi và ổn định cho

giai đoạn chế biến tiếp theo, nâng cao năng suất máy mài, giảm chi phí năng lượng đáng

kể, tránh trường hợp máy mài bị nghẽn, nóng động cơ điện Và băm củ để phá vỡ mộtphần cấu trúc tế bào tạo điều kiện để giải phóng tối đa tinh bột trong sắn

- Máy chặt

a Cấu tạo

Cấu tạo: Gồm có 2 phần

Thân trên: Có tiết diện hình chữ nhật, có tác dụng là một ống dẫn để dẫn hướng cho

củ sắn từ băng tải củ sạch, hướng dòng vật liệu xuống phần công tác phía dưới và ngănnhững mẩu sắn bắn ra ngoài trong lúc chặt Phía dưới tiếp với đầu thân dưới bằng bản lề,

Hình 3.3 Cấu tạo máy chặt

1 Puly 2 Thân (thùng) 3 Dao cố định

4 Dao chủ động 5 Đế 6.Ổ bi 7 Trục

Trang 25

có thể mở thân trên theo chiều quay bản lề để lộ ra thân dưới và bộ phận công tác để vệsinh, sữa chữa.

Thân dưới: Là một khung đỡ các ổ bi và toàn bộ trọng lượng của máy.

Bộ phận công tác: Bao gồm dao tĩnh và dao động được đặt xen kẽ nhau, làm bằng

thép chịu kéo cao, cạnh của các lưỡi dao được hàn bằng Crôm - coban để tăng cường khảnăng chịu mài mòn Dao tĩnh được làm từ thanh thép tấm thẳng, dày 16 mm, đặt cáchnhau 30 mm, hai đầu được hàn tăng cứng vào khung

Dao động: Được hàn trực tiếp vào trục, dao có hình hoa 3 cạnh đối, đường kính

580mm, chiều dài dao 780mm, các lưỡi dao động được tổ hợp theo hướng xoắn

Tốc độ của dao động: Quay 400-500 vòng/phút.

Bộ phận truyền động: Mô tơ - pully - bánh đà, dây curoa Mô tơ công suất 15KW.

b Nguyên tắc hoạt động

Củ sắn sau khi được làm sạch được cấp vào máy chặt bằng băng tải Lúc này,dao tĩnhđóng vai trò như một tấm kê,dao động quay băm nhỏ cũ sắn thành những mẫu nhỏkhoảng 1-2 cm.Các mẩu sắn nhỏ rơi xuống thùng phân phối

3.2.5 Mài nghiền sắn

Sắn sau khi qua máy chặt được băm nhỏ với kích thước 1 – 2cm Sau khi băm nhỏ thìđược cánh quạt của thùng phân phối đưa xuống băng tải đưa qua máy mài Xuống máymài sắn được mài mịn, phá vỡ cấu trúc tế bào củ, giải phóng tinh bột tự do ra khỏi tế bào

củ, số còn lại là tinh bột liên kết, bề mặt tang quay của của máy mài có dạng răng cưanên tạo ra lực nghiền, mài, chà, xát Trong quá trình mài cần cung cấp đủ nước để quátrình tách tinh bột được hiệu quả

- Máy mài:

THIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT TINH BỘT SẮN

Hình 3.4 Cấu tạo máy mài [25]

1, 2,3 Nước vào 8 Hộp che dây đai

4 Vỏ máy 9 Đế máy

6 Trục rôto 11 Rãnh lắp dao

Trang 26

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 26 GVHD:Th.S NGUYỄN THỊ LÊ THOA

a Cấu tạo

Toàn bộ vỏ bọc và khung được làm bằng thép không gỉ AISI 304 Rô to được làm

từ một khối Inox đồng nhất đã qua tôi luyện, đường kính 810mm, chiều rộng 400 mm

Rôto được tạo 100 rãnh côn để lắp dao Lưỡi dao mài có răng 2 cạnh, được tôi luyện

chống mòn, được lắp vào rô to trong khe hẹp và được kẹp chặt giữa 2 thanh trượt có chốt

giữ Ở dưới rôto có gắn một chiếc rây bằng thép không gỉ, không cho phần thô lọt xuống.

Vỏ máy có các nắp đậy để dễ dàng tháo - lắp

Đe chặn: Có tác dụng giữ cho vật liệu nằm trên bề mặt công tác để có thể mài Tốc độ quay của rôto: 2100 vòng/phút Có thể đảo chiều quay của rô to thông qua mạch khởi động từ kép để tăng tuổi thọ của dao mài.

Truyền động: Mô tơ 110 kW, pully, dây curoa.

b Nguyên tắc hoạt động

Sắn sau khi được chặt nhỏ nhằm giảm tải cho mài thì được các cánh gạt của thùngphân phối đưa qua băng tải Lượng nguyên liệu xuống máy nhiều hay ít tùy thuộc vào tốc

độ của băng tải

Phía trên họng máy có bố trí các vòi nước vào Khi rôto quay thì làm cho các lưỡidao gắn trên trục quay, sắn sẽ bị chà sát giữa dao và tấm kê Khi sắn được bào ra thì nhờ

1, 2,3 Nước vào 8 Hộp che dây đai

4 Vỏ máy 9 Đế máy

6 Trục rôto 11 Rãnh lắp dao

7 Môtơ 12 Sàng lọc cong

Trang 27

nước rữa trôi tinh bột thành hỗn hợp Những mẫu sắn có kích thước nhỏ hơn khoảng cáchgiữa roto và tấm kê thì lọt xuống phía dưới và nhờ sàng cong bên dưới giữ lại và bị bàomòn tiếp Khi nào nhỏ hơn kích thước lỗ sàng cong thì xuống thùng chứa để được bơmqua trích ly Kích thước lỗ sàng cong khoảng 1,2mm.

Nguyên liệu sau khi đi qua máy mài sẽ trở thành dịch sữa hỗn hợp gồm: bã, tinh bột

và nước…được đưa xuống thùng chứa

Các biến đổi trong quá trình mài

a Biến đổi vật lý

Có sự thay đổi kích thước của nguyên liệu Tế bào tinh bột bị phá vỡ giải phóngtinh bột dưới dạng những hạt kích thước rất nhỏ Nguyên liệu bây giờ là một khối bộtnhão mịn, có độ ẩm khoảng 80%( Độ mịn khác nhau phụ thuộc vào công nghệ và thiết bị

sử dụng)

b Biến đổi hóa sinh

Khi xé nát vỏ tế bào các enzyme trong tế bào cũng được giải phóng và có điều kiện hoạt động, nhất là các enzyme thủy phân tinh bột, enzyme oxy hóa như

polyphenoloxydase sẽ làm sẫm màu sản phẩm

c Biến đổi sinh học

Vì củ rửa sạch trước khi nghiền và thời gian không quá lâu nên sự phát triển của visinh vật là không đáng kể

3.1.6 Trích ly

Dịch sữa được bơm cao áp bơm vào hệ thống trích ly và tẩy trắng tinh bột Quá trình trích ly được thực hiện 2 lần thì bã được loại bỏ gần như là triệt để Bã thì được đưa ra ngoài sân chứa bã bán cho nhà máy chế biến thức ăn gia súc

Mục đích :

Trích ly thô nhằm mục đích tách một phần bã, mủ sắn trong dịch sữa hỗn hợp Mặt

Trang 28

chất polyphenol và chống tạo màu tăng độ trắng của tinh bột, hạn chế sự biến đổi màuđồng thời gây ức chế và tiêu diệt vi sinh vật có trong dịch sữa hỗn hợp.

Dung dịch có tên thương mại SMB có thành phần chính là nước và NaHSO3 38%.SMB đang được sử dụng phổ biến để tẩy trắng trong sản xuất tinh bột nhằm thay thế côngnghệ sử dụng clo hoặc đốt lưu huỳnh để tạo ra SO2 trước đây Ưu điểm của SMB so vớiclo và lưu huỳnh là giảm thiểu ô nhiễm môi trường không khí, nước và đặc biệt dễ dàngkhống chế được lượng SO42- trong tinh bột, đáp ứng chất lượng tinh bột theo tiêu chuẩnquốc tế để xuất khẩu

 Cơ chế tẩy màu

Nguyên lý của quá trình tẩy màu làm trắng dịch sữa tinh bột là dung dịch SMB cókhả năng phân li tạo ra H+, đồng thời làm cho môi trường dịch sữa có tính acid Bên cạnh

đó chính ion H+ này sẽ liên kết với các hợp chất hữu cơ chưa no tấn công vào các liên kếtđôi để tạo thành hợp chất no Nói một cách khác là các hợp chất chưa no là các chất màukhông có lợi cho quá trình chế biến khi kết hợp với H+ có trong dung dịch thì sẽ tạo thànhcác chất no (không màu), các chất không màu sẽ kết tủa lắng xuống dưới và theo bã rangoài

NaHSO3 Na+ + HSO3

HSO3- + H2O H3O+ + SO3

- Máy trích ly:

Trang 29

Hình 3.5 Cấu tạo máy trích ly [23]

1.Đường sữa vào 4 Khung thiết bị 7.Dây curoa 10 Rổ lưới 2.Đường nước bổ sung 5.Pet phun 8 pully 11.Cửa dịch sửa ra 3.Đường nước 6.Môtơ truyền động 9.đĩa phân phối

12 cửa tháo bã 13 Van điều chỉnh

a Cấu tạo.

Lưới: Tuỳ từng vị trí của máy để bố trí kích cỡ lưới thích hợp như trên Tất cả các bộ

phận đều được làm từ thép không rỉ, rỗ lưới nằm ngang có đường kính 850mm Lướiđược trang bị bằng thép không rỉ có cở lỗ phụ thuộc vào vị trí từng máy, với các máy trích

ly thô là từ 125µm trở lên, với máy trích ly tinh là khoảng 100µm có hệ thống vòi phunnước rửa và vệ sinh bên trong, vận tốc quay là 1200 vòng/phút, ngoài ra có đĩa phân phốiđược gắn vào 1 đầu chóp nón khác trên có hệ thống pet phun, mỗi máy có 48 pet phun,các pet này nghiêng 450 so với đường sin của rổ, các pét này có tác dụng là phun đều dịchsữa lên rổ lưới Ngoài ra có nắp đậy, cơ cấu kẹp nắp, bình đỡ động cơ, bánh đai

Truyền động: Mô tơ 22 kW truyền động qua hệ thống puly.

b Nguyên tắc hoạt động

Dịch sữa bao gồm: nước, tinh bột tự do, xơ, dịch bào…được bơm cấp vào họng chính,sau đó đầu phân phối sẽ phun đều trên rỗ lưới Dịch sữa trượt trên rỗ lưới từ trong rangoài theo hình xoắn ốc Trong quá trình di chuyển, các phần tử có kích cỡ nhỏ hơn lỗlưới sẽ lọt qua và theo đường ống xuống thùng chứa sữa Phần bã có kích thước lớnkhông lọt qua lưới sẽ trượt trên bề mặt lưới rơi xuống cửa tháo bã ra ngoài Để tăng hiệuquả của quá trình trích ly, người ta bố trí nước hay dịch sữa loãng phun qua hệ thống petlàm cho dịch sữa loãng ra, trích ly sẽ dễ hơn

Trang 30

 Thiết bị: sàng cong

1 Thân sàng cong với màng lưới

2 Ống tiếp liệu với vòi phun áp lực

3 Ống dẫn phân phối chính

4 Ống dẫn nguyên liệu đầu ra

5 Bảng ngăn nước bắn ra bên ngoài

Hình 3.6 Thiết bị sàng cong [25]

 Nguyên tắc hoạt động

Hệ thống gồm 6 sàng cong có lưới bằng inox và kích thước lỗ dưới 50 μm Dịch sữa sau khi được trích ly tinh được chuyển đến thùng chứa, tại đây được máy bơm bơm đến ống chính và phân bối vào các vòi phun áp lực (2) Nhờ máy bơm mà áp lực dịch sữa luôn gia tăng đẩy dịch sữa vào trong sàng cong Những vật có kích thước lớn hơn so với màng lưới (1) sẽ được giữ lại Còn những hạt tinh bột có kích thước nhỏ lọt ra được khỏi màng lưới sẽ theo dòng nước xuống đường thoát và đi vào bề chứa đi đến khu phân ly Nhờ có tấm bảng ngăn (5) mà cặn bã không bị quay trở lại dịch sữa và theo đường thoát đi đến thùng chứa bã và nước của lần trích ly 1 Để tăng hiệu quả của sàng cong Công nhân liên tục dùng vòi phun phun vào màng lưới Mục đích của việc này là hỗtrợ cho quá trình gạn lọc và đồng thời thông các lỗ trên màng bị ngăn và các chất bẩn được tẩy đi nhanh tránh làm bẩn dịch sữa lại

1

4

5 2 3

Trang 31

3.2.8 Phân ly

Dịch sữa sau khi qua công đoạn trích ly và qua sàng cong được chứa ở bồn chứa sữađặc, sau đó được bơm qua hệ thống các máy phân ly nhằm loại bỏ tạp chất và các dịchbào Sau khi phân ly lần 2 thì dịch sữa có hàm lượng tinh bột cao hơn và trắng hơn, loại

bỏ gần như hoàn toàn các tạp chất Hàm lượng tinh bột thu được từ 18 – 20 Be được chứa

ở thùng chứa

- Mục đích : Tách các chất mủ, protein, các chất kết tụ có trong dịch sữa để thu hồi

dịch sữa có hàm lượng tinh bột cao

Trên các đĩa có khoét các lỗ, khi xếp các đĩa sao cho các lỗ trùng nhau và tạo thànhống rãnh song song với trục Khi tinh bột đi từ dưới đi lên theo ống rỗng này, phân phốithành các lớp mỏng trên đĩa Tinh bột nặng theo các đĩa xuống dưới tập trung ở ngoàithành thùng rồi theo các pet ra ngoài Tùy từng trường hợp để tính chọn kích cỡ pet phùhợp, mỗi máy có 8 pet Phía trên có bơm gắn đồng trục với trục chính của máy, quayđồng tốc với trục Đây là bơm hướng trục, dùng để bơm phần chất lỏng nhẹ sau khi đã phânpha để tách ra ngoài

Toàn bộ bộ phận tiếp xúc làm bằng thép không gỉ, khung được làm bằng gang

Hình 3.7 Cấu tạo máy phân ly [22]

Trang 32

b Nguyên tắc hoạt động

Dịch sữa và nước vào ở phía trên theo

ống phía trên trục chính đi xuống và phân

phối vào các đĩa Khi đĩa quay với vận tốc

lớn thì tinh bột nặng hơn sẽ nhận lực ly tâm

di chuyển theo thành đĩa ra xung quanh và

theo các pet ra ngoài

Còn các thành phần khác như protein, dịch

theo hướng tâm rồi ra ngoài Thành phần này

ngoài

Cứ 15 phút theo dõi độ Bolme của dịchsữa một lần sao cho nồng độ Bolme của cácmáy như sau, máy phân ly 1 Be = 10-12, máy

Trang 33

Hình 3 : Cấu tạo máy ly tâm

1 Vỏ máy 2 Dao cào bột 3 Rỗ lưới 4 Trục máy

5 Puly 6 Vòi phun 7 Piston thủy lực 8 Đế máy

phân ly 2 là Be = 18-20, nếu không đạt phải chạy hồi lưu và khống chế bột sót ra nướcthải ở mức thấp nhất có thể

Điều chỉnh lưu lượng dịch bột cấp cho máy để đảm bảo máy hoạt động tốt và tách nhiều tạp chất nhất

3.2.9 Ly tâm

Sau đó dịch sữa được đưa qua thiết bị ly tâm Thiết bị ly tâm này thì nhằm tách nước

tự do còn lại trong bột ẩm, làm cho quá trình sấy được dễ dàng hơn, tiết kiệm nhiên liệu Sữa đặc được bơm vào máy ly tâm ở dạng tia nhờ vòi phun

- Máy ly tâm tách nước

lề Trên nắp có gắn các ống dẫn, họng cấp sữa, dao cào bột và các cơ cấu truyền động daogạt

Bộ ly hợp thủy lực là một cơ cấu truyền động hợp lý trong trường hợp này Do vậntốc của máy ly tâm lớn, ngoại lực tác động đến rổ thay đổi liên tục và lớn (nạp sữa, càobột), vì vậy không thể truyền động bình thường mà phải qua cơ cấu ly hợp thủy lực đểtránh trường hợp sốc máy

Trang 34

b Nguyên tắc hoạt động của máy ly tâm

Đầu tiên sữa được cấp vào máy qua họng nạp Rổ máy nhận lực từ môtơ 55 KW

truyền động qua hệ thống ly hợp thủy lực Lúc này rổ máy quay gần 1480 vòng/phút,nhận lực ly tâm dịch sữa sẽ văng ra ngoài thành rổ Ở đây xảy ra các quá trình sau:

Phần tinh bột sẽ được nén lại thành khối dưới tác dụng của lực ly tâm, nước và cáccấu tử nhỏ hơn các mao quản của vải lọc sẽ lọt qua vải lọc Khi lớp tinh bột đủ dày thì nó

sẽ tạo thành một vách ngăn Lúc đó thì các hạt tinh bột có tỷ trọng nặng hơn sẽ nhận lực

ly tâm mạnh hơn và tiếp tục làm vách ngăn này dày hơn Lớp bột này ngăn không chonước đi qua, nước, dịch bào và một phần sữa sẽ được đẩy dần vào phía trong Nếu tiếp tụccấp sữa, lớp sữa này sẽ dày lên đẩy nước dâng lên và tràn ra ngoài Khi một lớp bột bằngchiều dày của tang trống thì ngừng cấp sữa

Sau một thời gian nhất định bột sẽ trở nên khô hơn, thông thường độ ẩm khống chế

từ 38-40% Quá trình cào bột bắt đầu diễn ra Van điều khiển cấp dầu thủy lực được hoạtđộng, cấp dầu truyền động để kéo piston xuống, qua cánh tay đòn nâng lưỡi dao lên, lưỡidao sẽ chuyển động song phẳng với đường sinh rổ máy, cào từ từ lớp bột Đến một lúc bộphận cánh tay đòn sẽ gạt một công tắc hành trình đã được xác định vị trí sẵn, đưa tín hiệu

Trang 35

để đóng van cấp dầu, dao gạt sẽ trở lại ví trí ban đầu Sau một vài giây, máy được nạp sữalại và bắt đầu một hành trình mới.

3.2.10 Sấy và làm nguội

Ly tâm xong độ ẩm đạt 38 – 40%, tiếp tục bột ẩm được vít tải chuyển đến thùng chứabột ẩm, thùng này có nhiệm vụ chứa bột ẩm và phân phối bột cho quá trình sấy Ở thùngnày có lắp trục vít để đánh tơi bột nhằm tránh hiện tượng vón cục và thêm một vít địnhlượng để xác định bột đưa vào sấy, vít được điều chỉnh bằng thiết bị bộ biến tần Khôngkhí lấy từ môi trường qua bộ phận lọc khí trở thành không khí sạch rồi được caloriphe đốtnóng không khí Khi bột được cấp vào tháp sấy thì sẽ được vít vung bột giúp tăng hiệuquả của quá trình sấy Không khí nóng được thổi từ dưới lên, đồng thời kéo theo bột ẩm,tiếp xúc với bột ẩm, lúc này xảy ra quá trình trao đổi nhiệt, không khí nóng mang theolượng nước trong bột ra ngoài Càng lên cao thì bột càng được làm khô

Sau khi ra khỏi tháp sấy, hỗn hợp sấy – không khí nóng đươc đưa vào cyclon để thuhồi bột Bột khô theo hệ cyclon xuống hệ thống làm nguội, sau khi sấy bột có độ ẩm 12 –13%

Quy trình tạo không khí nóng

Sơ đồ

THIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT TINH BỘT SẮN

KHÔNG KHÍ NGUỘI

LỌC GIÓ CALORIPHE

LÒ ĐỐT

NHIÊN LIỆU

Dầu nguội

Dầu nóng

Trang 36

Thuyết minh

Dầu dẫn nhiệt được gia nhiệt nóng lên bằng hệ thống lò đốt Nhiên liệu đốt là khí gassinh học từ hầm biogas cung cấp Dầu dẫn nhiệt được bơm đến lò đốt, tại lò đốt dầu dẫnnhiệt ở trong ống nhận nhiệt nóng lên đến 2700 C được bơm tuần hoàn bơm đến bộ phậnCaloriphe để trao đổi nhiệt với không khí nguội

Không khí nguội được quạt hút hút qua bộ phận lọc gió trở thành không khí sạch đến

bộ phận Caloriphe để trao đổi nhiệt với dầu dẫn nhiệt

Dầu dẫn nhiệt và không khí nguội tiếp xúc với nhau tại bộ phận trao đổi nhiệtCaloriphe Tại đây dầu dẫn nhiệt đi trong ống, không khí đi bên ngoài ống trao đổi nhiệtvới không khí làm không khí nóng lên Thành ống dẫn nhiệt có các cánh để tăng diện tíchtiếp xúc của không khí với bề mặt ống, mặt khác do hệ số dẫn nhiệt của không khí thấphơn rất nhiều so với chất lỏng Không khí nhận nhiệt trở thành không khí nóng được cộthút hút lên cột sấy, còn dầu dẫn nhiệt sau khi trao đổi nhiệt, nhiệt độ giảm xuống theo ốngdẫn được bơm tuần hoàn về lò đốt tiếp tục được đốt nóng lên, sau đó được bơm về bộphận trao đổi nhiệt, quá trình cứ tiếp diễn liên tục thành một chu kỳ tuần hoàn

Các biến đổi trong quá trình sấy tinh bột

a Biến đổi vật lý

- Khối lượng của khối tinh bột giảm xuống

- Sự thay đổi hình dạng của các hạt tinh bột do các hạt tinh bột bị co lại

- Các hạt tinh bột tách rời nhau, khối tinh bột chuyển từ trạng thái bột nhão sangtrạng thái các hạt bột khô

- Ngoài ra, màu sắc của sản phẩm tinh bột còn tăng về độ trắng và độ sáng mànguyên nhân là do khả năng hấp thụ và phản xạ ánh sáng của vật liệu dưới tác dụng củanhiệt độ cao

Trang 37

b Biến đổi hóa học

Những biến đổi hóa học trong quá trình sấy xảy ra không đáng kể trừ một số trườnghợp khi ta sấy tinh bột ở nhiệt độ cao trong thời gian quá dài sẽ xảy ra một số phản ứnglàm biến màu tinh bột

c Biến đổi hóa lí

- Hơi ẩm được bốc ra khỏi khối tinh bột

d Biến đổi hóa sinh

Các enzyme có sẵn trong nguyên liệu sẽ bị ức chế

e Biến đổi sinh học

Biến đổi sinh học xảy ra chủ yếu trong quá trình sấy là sự ức chế và tiêu diệt các visinh vật trên bề mặt vật liệu

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy tinh bột

Quá trình sấy tinh bột chịu ảnh hưởng của các yếu tố sau:

- Độ ẩm ban đầu của khối vật liệu: Độ ẩm ban đầu của khối vật liệu càng cao thìthời gian sấy càng kéo dài

- Tính chất của tác nhân sấy như: độ ẩm, nhiệt độ và tốc độ chuyển động của dòngtác nhân sấy trong quá trình sấy

- Thời gian sấy

- Phương pháp sấy

- Chế độ sấy: Công nghệ sấy tinh bột phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt độ hồ hóa.Nhiệt

độ sấy của sản phẩm luôn phải nhỏ hơn nhiệt độ hồ hóa ở giai đoạn đầu, Nếu ở giai đoạnđầu khi độ ẩm còn cao, vật liệu tiếp xúc với tác nhân sấy ở nhiệt độ cao thì lớp bề mặttinh bột sẽ bị hồ hóa tạo thành lớp keo mỏng bịt kín bề mặt thoát ẩm từ trong lòng vật liệu

ra ngoài Nhiệt độ hồ hóa của tinh bột có độ ẩm 70% trở lên dao động trong khoảng 55 –

60oC Bởi vậy nhiệt đổ sản phẩm trong quá trình sấy ban đầu nằm trong khoảng 50 - 52

oC Sau một thời gian sấy khi độ ẩm khối bột còn khoảng 20 – 22% thì khả năng hồ hóacủa tinh bột khó xảy ra, có thể nâng nhiệt độ của sản phẩm lên 65 - 70 oC để đẩy nhanhquá trình sấy

Trang 38

Mục đích của quá trình bao gói là nhằm bảo vệ sản phẩm tinh bột sau khi đã sấy khô

và làm nguội khỏi các tác động không tốt của môi trường xung quanh như : độ ẩm, nhiệt

độ, ánh sáng, vi sinh vật… nhằm kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm

Ngoài ra, việc bao gói còn nhằm mục đích thuận tiện cho vận chuyển và phân phốitới người tiêu dùng

 Tiến hành:

Bột sau khi sấy được quạt nguội hút qua hệ thống cyclon gồm 3 chiếc, mắc thành haibước Bước 1 gồm hai cyclon mắc song song có tác dụng như nhau Các phần tử bột nặnghơn dưới tác dụng của lực ly tâm đi theo hình xoắn ốc rơi xuống đáy, rồi được hai khóakhí tải xuống máy rây Tại đây, máy rây sẽ loại bỏ các hạt thô, các hạt không đúng kíchthước đưa ra ngoài Bước 2, gồm một cyclon mắc nối tiếp với đầu ra của cyclon 2 ở bước

1 Các phần tử bột nhẹ, chủ yếu là dịch bào, xơ theo ống tâm của cyclon bước 1 quacyclon bước 2 Ở đây, chúng được tách một lần nữa, sau đó được khóa khí tải xuống đóngbao.Phần bột này có giá trị tinh bột thấp, khoảng từ 60-65% hàm lượng tinh bột

Bột sau khi qua máy rây ở bước 1 rơi xuống thùng chứa, dưới thùng có lắp vít phânphối để cung cấp cho máy đóng bao Máy đóng bao tự động với khối lượng mỗi bao là50kg

Trang 39

Chương 4: TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT

4.1.Kế hoạch sản xuất của nhà máy:

Nhà máy làm việc một năm 11 tháng, nghỉ chủ nhật, và các ngày lễ trong tháng và

có một tháng nghỉ để bảo trì máy móc, thiết bị Một ngày làm việc 2 ca

Bảng 4.1: Biểu đồ sản xuất của nhà máy.

Như vậy một năm nhà máy làm việc 283 ngày trong 11 tháng với mỗi ngày làm việc 2 ca mỗi ca làm việc 8h

• Năng suất nhà máy là 40.000 tấn nguyên liệu/ năm nên ta có :

• Lượng nguyên liệu cần cho một ngày là:

Số ngày làm việc/tháng 25 x 26 25 25 26 26 26 26 26 26 26 283

Số ca làm việc/ tháng 50 x 52 50 50 52 52 52 52 52 52 52 566

Trang 40

000

40 = tấn/ ngày

• Lượng nguyên liệu cho một ca sản xuất là:

65,702

3,141

= tấn/ ca

4.2 Tính cân bằng sản phẩm

Chọn các số liệu ban đầu:

1 Ðộ ẩm của sản phẩm: 12%

2 Hàm lượng tạp chất là 3% khối lượng nguyên liệu

3 Hàm lượng vỏ gỗ là 2% khối lượng nguyên liệu

Các thông số trạng thái ban đầu của nguyên liệu không bao gồm tạp chất:

+ Ðộ ẩm của nguyên liệu: 70%

+ Hàm lượng tinh bột trong nguyên liệu: 22%

+ Hàm lượng các chất phi tinh bột có trong nguyên liệu: 8%

Bảng 4.2:Các số liệu về bán thành phẩm, thành phẩm và hao hụt ở các công

đoạn sản xuất.

Công đoạn Tạp chất được

tách ra (%)

Tổn thất nguyên liệu (%)

Tổn thất tinh bột (%)

Hàm lượng phi tinh bột được tách

ra (%)

Nồng độ chất khô của BTP

Ngày đăng: 21/02/2017, 15:21

Nguồn tham khảo

Tài liệu tham khảo Loại Chi tiết
[1]. Nguyễn Bin. Các quá trình, thiết bị trong công nghệ hóa chất và thực phẩm – tập 3. Nhà xuất bản Khoa học và Lỹ thuật, 2001 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Các quá trình, thiết bị trong công nghệ hóa chất và thực phẩm – tập3
Nhà XB: Nhà xuất bản Khoa học và Lỹ thuật
[2]. Nguyễn Bin, Đỗ Văn Đài, Trần Xoa, Long Thanh Hùng, Đinh Văn Huỳnh, Nguyễn Trọng Khuông. Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất – tập 1. Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội, 2005 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất – tập 1
Nhà XB: Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội
[3]. Nguyễn Bin, Đỗ Văn Đài, Trần Xoa, Long Thanh Hùng, Đinh Văn Huỳnh, Nguyễn Trọng Khuông. Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất – tập 2. Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội, 2005 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất – tập 2
Nhà XB: Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội
[4] Vũ Duy Cừ. Quy hoạch khu công nghiệp, thiết kế mặt bằng tổng thể nhà máy, nhà và công trình công nghiệp. Nhà xuất bản xây dựng, 2003 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Quy hoạch khu công nghiệp, thiết kế mặt bằng tổng thể nhà máy, nhàvà công trình công nghiệp
Nhà XB: Nhà xuất bản xây dựng
[5]. Bùi Đức Lợi, Le Hồng Khanh, Mai Văn Lề, Lê Thị Kim Cúc, Hoàng Thị Ngọc Châu, Lê Ngọc Tú, Lương Hồng Hà. Kỹ thuật chế biến lương thực. Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội, 2009 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Kỹ thuật chế biến lương thực
Nhà XB: Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật
[6]. Phạm Lê Hoàn. Bài giảng cây sắn. Trường đại học Nông lâm Huế, 2008 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Bài giảng cây sắn
[7]. Trần Xuân Phú. Tính toán và thiết kế hệ thống sấy. Nhà xuất bản Giáo dục, 2001 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Tính toán và thiết kế hệ thống sấy
Nhà XB: Nhà xuất bản Giáo dục
[8]. Lê Ngọc Trung, Bài giảng quá trình và thiết bị truyền chất, Trường đại học Bách Khoa – Đại học Đà Nẵng Sách, tạp chí
Tiêu đề: Bài giảng quá trình và thiết bị truyền chất
[9]. Trần Thế Truyền, Cơ sở thiết kế nhà máy, Đà Nẵng, 2006.Website] Sách, tạp chí
Tiêu đề: Cơ sở thiết kế nhà máy

TỪ KHÓA LIÊN QUAN

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

w