Báo cáo đồ án công nghệ thực phẩm: Thiết kế thiết bị cô đặc nước mía một nồi liên tục, năng suất nhập liệu 8000kg/h trình bày Tổng quan về cô đặc mía đường; Hệ thống cô đặc nước mía nồi liên tục; Tính toán và thiết kế thiết bị chính,... Mời các bạn cùng tham khảo.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM KHOA CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM BÁO CÁO ĐỒ ÁN Đề tài: THIẾT KẾ THIẾT BỊ CƠ ĐẶC NƯỚC MÍA MỘT NỒI LIÊN TỤC, NĂNG SUẤT NHẬP LIỆU 8000Kg/h GVHD: NGUYỄN HỮU QUYỀN SVTH: NGUYỄN THỊ NHƯ NGỌC MSSV: 2005140345 MAI THANH PHÚC MSSV: 2005140414 LỚP: 05DHTP1 TP.HCM, tháng 12 năm 2017 GVHD: NGUYỄN HỮU QUYỀN MỤC LỤC GVHD: NGUYỄN HỮU QUYỀN LỜI CẢM ƠN Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy cơ Trường Đại học Cơng nghiệp Thực phẩm TP. Hồ Chí Minh, các thầy cơ khoa Cơng nghệ Hóa học của trường đã tạo điều kiện cho em được thực hiện đồ án Trong thời gian học tập tại trường em đã tiếp thu rất nhiều kiến thức và bài báo cáo này là kết quả của q trình học tập và rèn luyện dưới sự dạy bảo của q thầy cơ Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Thầy Nguyễn Hữu Quyền, người đã tận tình hướng dẫn và góp ý kỹ lưỡng trong thời gian qua giúp em hồn thành bài báo cáo một cách tốt nhất. Đồng thời do kinh nghiệm thực tế còn hạn chế cũng như kiến thức còn hạn hẹp nên bài báo cáo khơng thể tránh khỏi thiếu sót, em rất mong nhận được ý kiến đóng góp của q thầy cơ để em học thêm được nhiều kinh nghiệm và sẽ hồn thành tốt hơn những đồ án sau này ạ Cuối cùng, em xin kính chúc q thầy cơ dồi dào sức khỏe và thành cơng trong sự nghiệp của mình. Kính chúc Thầy Nguyễn Hữu Quyền ln có sức khỏe tốt, đạt được nhiều thành cơng trong cơng việc và cuộc sống. Em xin chân thành cảm ơn! GVHD: NGUYỄN HỮU QUYỀN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Như Ngọc MSSV:2005140345 Lớp:05DHTP1 Sinh viên thực hiện: Mai Thanh Phúc MSSV: 2005140414 Lớp: 05DHTP1 Nhận xét: Điểm bằng số: Điểm bằng chữ: TP. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2017 Giáo viên hướng dẫn (ký và ghi họ tên) GVHD: NGUYỄN HỮU QUYỀN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Như Ngọc 2005140345 MSSV: Lớp: 05DHTP1 Sinh viên thực hiện: Mai Thanh Phúc MSSV: 2005140414 Lớp: 05DHTP1 Nhận xét: Điểm bằng số: Điểm bằng chữ: TP. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2017 Giáo viên phản biện (ký và ghi họ tên) GVHD: NGUYỄN HỮU QUYỀN LỜI MỞ ĐẦU Trong kế hoạch đào tạo đối với sinh viên năm thứ tư, mơn học Đồ án Q trình và Thiết bị là cơ hội tốt cho việc hệ thống kiến thức về các q trình và thiết bị của cơng nghệ hố học. Bên cạnh đó, mơn này còn là dịp để sinh viên tiếp cận thực tế thơng qua việc tính tốn, thiết kế và lựa chọn các chi tiết của một thiết bị với các số liệu cụ thể, thơng dụng Đề án chúng em nhận được là “Thiết kế thiết bị cơ đặc nước mía một nồi liên tục, năng suất nhập liệu 8000 kg/h”. Với: + Năng suất nhập liệu 8000kg/h + Nồng độ nhập liệu: 18 % khối lượng + Nồng độ sản phẩm: 40% khối lượng + Áp suất chân khơng tại thiết bị ngưng tụ: Pck = 0,74 at + Nguồn nhiệt là hơi bão hòa. Áp suất hơi bão hòa P = 1.5 ati Sử dụng thiết bị cơ đặc ống chùm, dạng tuần hồn trung tâm. Nhiệt độ đầu của ngun liệu: 300C (tự chọn) Vì Đồ án Q trình và Thiết bị là đề tài lớn đầu tiên mà một nhóm hai sinh viên đảm nhận nên thiếu sót và hạn chế trong q trình thực hiện là khơng tránh khỏi. Do đó, chúng em rất mong nhận được thêm góp ý, chỉ dẫn từ Thầy Cơ và bạn bè để củng cố và mở rộng kiến thức chun mơn. Chúng em chân thành cảm ơn GVHD: NGUYỄN HỮU QUYỀN CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CƠ ĐẶC MÍA ĐƯỜNG Giới thiệu chung Đơi nét về ngành cơng nghệ mía đường ở nước ta và vị trí của cơ đặc trong cơng nghệ mía đường Như đã biết, ngành cơng nghiệp mía đường là một ngành cơng nghiệp lâu đời và ngày càng phát triển ở nước ta. Trong những năm qua, ở một số tỉnh thành ở nước ta, ngành cơng nghiệp mía đường đã có bước nhảy vọt rất lớn. Mía đường vừa tạo ra sản phẩm đường làm ngun liệu cho các ngành cơng nghiệp như bánh, kẹo, sữa Đồng thời tạo ra phế liệu q với giá rẻ cho các ngành sản xuất như rượu, sản xuất gỗ ép Trong tương lai, khả năng này còn có thể phát triển hơn nữa nếu có sự quan tâm đầu tư tốt cho cây mía cùng với nâng cao khả năng chế biến và tiêu thụ sản phẩm. Do nhu cầu thị trường nước ta hiện nay mà các nhà máy đường với quy mơ lớn nhỏ mọc lên nhiều địa phương Bình Dương, Qng Ngãi, Tây Ninh, …. Tuy nhiên nó chỉ là các hoạt động sản xuất một cách đơn lẻ, năng suất thấp, các ngành cơng nghiệp có liên quan khơng gắn kết với nhau đã gây khó khăn cho việc phát triển cơng nghiệp đường mía. Ngồi ra, vấn đề cung cấp mía ngun liệu, sự cạnh tranh của các nhà máy đường, cộng với cơng nghệ lạc hậu, thiết bị cũ kỹ đã ảnh hưởng mạnh đến q trình sản xuất Bên cạnh đó, cây mía lại có đặc tính là độ đường sẽ giảm nhiều và nhanh chóng nếu thu hoạch trễ và khơng chế biến kịp thời Vì tất cả những lý do trên, việc cải tiến sản xuất, nâng cao và đổi mới dây chuyền thiết bị cơng nghệ, tăng hiệu quả các q trình là hết sức cần thiết và cấp GVHD: NGUYỄN HỮU QUYỀN bách, đòi hỏi phải chuẩn bị từ ngay bây giờ. Trong đó, cải tiến thiết bị cơ đặc là một yếu tố quan trọng khơng kém trong hệ thống sản xuất vì đây là một thành phần khơng thể xem thường Ngun liệu và sản phẩm 2.1 Đặc điểm ngun liệu Ngun liệu cơ đặc ở dạng dung dịch, gồm: Dung mơi: nước. Các chất hồ tan: gồm nhiều cấu tử với hàm lượng rất thấp (xem như khơng có) và chiếm chủ yếu là đường saccaroze. Các cấu tử này xem như khơng bay hơi trong q trình cơ đặc. Tùy theo độ đường mà hàm lượng đường là nhiều hay ít. Tuy nhiên, trước khi cơ đặc, nồng độ đường thấp, khoảng 610% khối lượng 2.2 Đặc điểm sản phẩm Sản phẩm ở dạng dung dịch, gồm: Dung mơi: nước. Các chất hồ tan: có nồng độ cao 2.3 Biến đổi của ngun liệu và sản phẩm Trong q trình cơ đặc, tính chất cơ bản của ngun liệu và sản phẩm biến đổi khơng ngừng. a)Biến đổi tính chất vật lý: Thời gian cơ đặc tăng làm cho nồng độ dung dịch tăng dẫn đến tính chất dung dịch thay đổi: Các đại lượng giảm: hệ số dẫn nhiệt, nhiệt dung, hệ số cấp nhiệt, hệ số truyền nhiệt. GVHD: NGUYỄN HỮU QUYỀN Các đại lượng tăng: khối lượng riêng dung dịch, độ nhớt, tổn thất nhiệt do nồng độ, nhiệt độ sơi. b)Biến đổi tính chất hố học: Thay đổi pH mơi trường: thường là giảm pH do các phản ứng phân hủy amit (Vd: asparagin) của các cấu tử tạo thành các acid Đóng cặn dơ: do trong dung dịch chứa một số muối Ca2+ ít hồ tan ở nồng độ cao, phân hủy muối hữu cơ tạo kết tủa. Phân hủy chất cơ đặc Tăng màu do caramen hố đường, phân hủy đường khử, tác dụng tương hỗ giữa các sản phẩm phân hủy và các amino acid. Phân hủy một số vitamin. c)Biến đổi sinh học: Tiêu diệt vi sinh vật (ở nhiệt độ cao). Hạn chế khả năng hoạt động của các vi sinh vật ở nồng độ cao. 2.4 u cầu ngun liệu và sản phẩm Đảm bảo các cấu tử q trong sản phẩm có mùi, vị đặc trưng được giữ ngun. Đạt nồng độ và độ tinh khiết u cầu Thành phần hố học chủ yếu khơng thay đổi Cơ đặc và q trình cơ đặc 3.1 Định nghĩa cơ đặc Cơ đặc là phương pháp dùng để nâng cao các nồng độ các chất hòa tan trong dung dịch gồm 2 hay nhiều cấu tử. Q trình cơ đặc của dung dịch lỏng – rắn hay GVHD: NGUYỄN HỮU QUYỀN 10 Mà ta có chiều cao ống baromet H = h1 + h2 + 0,5 H = Giải phương trình ta được : H = 3,24m Chiều cao của thiết bị : H thiết bị = H TB ngưng tụ + H ống baromet = 5,65 + 3,24 = 8,89m Chọn H = 9m Bồn cao vị Bồn cao vị dùng để ổn định lưu lượng của dung dịch nhập liệu. bồn được đặt ở độ cao phù hợp nhằm thắng được các trở lực của đường ống và cao hơn so với mặt thống của dung dịch trong nồi cơ đặc Áp dụng phương trình Bernoulli với hai mặt cắt là11 (mặt thống của bồn cao vị), 22 ( mặt thống của nồi cơ đặc) Z1 + + = Z2 + + + h12 Trong đó: v1 = v2= 0 m/s p1 = 1 at p2 = p0 = 0,266at ρ = 1179,04 : khối lượng riêng của dung dịch đường mía 40% ở ttb=49,519oC μ = 2,53.103 N.s/m2 độ nhớt động lực học của dung dịch đường mía 40% ở ttb=49,519oC z2: khoảng cách từ mặt thống của dung dịch trong nồi cơ đặc đến mặt đất;m z2 = z’ + Hđ + Hbđ + Hgc + Hc = 1 + 1,319 + 1,5 + 0,05 + 0,653 = 4,522m GVHD: NGUYỄN HỮU QUYỀN 83 Với : Z’= 1m : khoảng cách từ phần nối giữa ống tháo liệu và đáy nón đến mặt đất Hđ = 1,269+0,05 = 1,319m: chiều cao của đáy nón Hbđ = 1,5m: chiều cao của buồng đốt Hgc = 0,05m: chiều cao của gờ nón cụt Hc = 0,653m: chiều cao của phần hình nón cụt Đường kính ống nhập liệu d = 50mm = 0,05m Chọn chiều dài đường ống từ bồn cao vị đến buống bốc là 20m Tốc độ của dung dịch ở trong ống: V = = = 0,96 m/s Chuẩn số Reynolds: Re = = = 22369,1 > 4000( chế độ chảy rối) Chọn ống thép CT3 là ống hàn trong điều kiện ăn mòn ít( bảng II.15, trang 381, [1]). Ta có độ nhám tut đối là ε = 0,2mm Regh được tính theo cơng thức II.60, trang 378 [1]: Regh = 6.8/7 = 6.(8/7 = 3301,065 Ren được tính theo cơng thức II.62, trang 379, [1] Ren = 220.9/8 = 220.(9/8 = 109674,38 Regh