thiết kế thiết bị cô đặc nước cam

Đồ án môn học Quá trình Thiết bò Đề tài : Thiết kế thiết bò cô đặc nước cam PHẦN TỔNG QUAN VỀ CAM VÀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT NƯỚC CAM CÔ ĐẶC I TỔNG QUAN VỀ CAM I.1 Nguồn gốc Cây cam biết đến từ lâu khoảng 2200 năm trước công nguyên Trung Quốc số người lại cho cam có nguồn gốc từ dãy Himalayas (Ấn Độ) Cam trồng phổ biến Ấn Độ, sau lan rộng phía đông, đến vùng Đông Nam Á Vào khoảng kỉ thứ trước công nguyên, cam đưa đến Châu Âu lan tới vùng Đòa Trung Hải Sau đó, cam Columbus mang đến Châu Mỹ Những năm sau đó, người làm vườn Châu Mỹ Châu Âu đem cam đến Châu Úc Châu Phi Ngày cam trồng phổ biến nhiều nơi giới I.2 Phân loại Có nhiều cách phân loại cam khác nhau, tùy thuộc vào quốc gia đòa phương Trong thương mại, cam chia thành loại: Cam (sweet orange) cam chua (sour orange) Trong đó, cam chua thường dùng sản xuất mứt cam Một số loại cam thường gặp:  Cam tròn Cam tròn phổ biền loại Valencia, có nguồn gốc từ đảo Azores Bồ Đào Nha Giống cam có khả thích ứng vùng nội đòa, nơi có chênh lệch sâu sắc ngày đêm làm hoạt hóa hệ sắc tố vỏ tạo cho màu sắc hấp dẫn Quả có cỡ nhỏ tới trung bình thích hợp cho sản xuất công nghiệp Vỏ mỏng, da cam nhẵn, màu cam sáng Quả có mùi vò đặc sắc tươi hay sau chế biến nước ép Khi chín cây, chuyển sang màu cam sáng nhiệt độ nóng lên làm cho da hấp thụ lại chlorophyl từ nên cam chín có màu xanh nhạt Loại cam chủ yếu dùng làm nước với chất lượng nước ép tốt chứa nhiều dòch có màu SVTH : Ngô Lâm Tuấn Anh Trang Đồ án môn học Quá trình Thiết bò Đề tài : Thiết kế thiết bò cô đặc nước cam sậm bền , hạt nên không tạo vò đắng Valencia dùng ăn tươi  Cam navel Trước năm1835, Cam navel trồng nhiều Florida bò phá huỷ chiến tranh giới thứ Giống cam trồng nhiều Brazil, Trung Quốc Cam navel có to giống Valencia loại cam khác Quả có màu vàng đậm sáng cam, da hồ đào dày dễ lột vỏ, không hạt Quả cho chất lượng tốt đạt độ khối lượng đònh, cho nhiều nước Thời tiết lạnh làm màu vàng sáng chín màu xanh nhạt da Giống cam dùng chế biến nước trình chế biến dễ phát sinh vò đắng  Cam Blood ( Cam đỏ ) Đây loại xem ngon hấp dẫn loại có múi tìm thấy Đòa Trung Hải Quả cỡ trung bình với vỏ mỏng có không hạt Có màu đỏ sậm sáng đẹp Nhược điểm lớn hàm lượng anthocyanin tạo màu đỏ đậm có khuynh hướng bò nhạt trình chế biến bảo quản Anthocyanin chất chống oxy hóa mạnh tạo nhiều gốc tự gây ung thư, lão hóa, bệnh nhẹ … Loại cam thường dùng để ăn tươi, ăn kèm salad, dùng rôti nướng thòt  Cam (acidless orange) Loại trồng chủ yếu Đòa Trung Hải Do nước có độ cao hàm lượng acid thấp không đủ khả ức chế vi sinh vật nên loại cam không thích hợp cho sản xuất nước eùp Valencia Orange Navel orange Blood orange Acidless orange Hình – Các loại cam phổ biến thương mại Ở Việt Nam, cam chia làm loại : cam chanh, cam sành cam đắng Một số giống cam phổ biến nước ta cam Xã Đoài ( Nghệ An ), cam Động Đình, cam đường,…  Cam Xã Đoài ( Nghệ An ) : Cây tương đối cao, cành (cành quả), trồng Xã Đoài, xã Nghi Diên, huyện Nghi Lộc, tỉnh Nghệ An Quả ngon, thơm có vỏ mỏng bóng, vò đậm, xơ Dùng chủ yếu sản xuất nước cam mứt cam SVTH : Ngô Lâm Tuấn Anh Trang Đồ án môn học Quá trình Thiết bò Đề tài : Thiết kế thiết bò cô đặc nước cam  Cam đường : Quả trung bình 100g, vỏ mỏng, màu vàng đỏ hay đỏ sẫm, dễ bóc, múi dễ chia Có ba loại Cam giấy với giống Cam Canh (Hà Nội), Cam Đồng dụ (Hải Phòng), Cam Ngọc cục Cam Hành Thiện (Nam Hà); Cam Bù, Cam Chua Hương Sơn (Hà Tónh); Cam voi Tuyên Hoá (Quảng Bình)  Cam sành : có vỏ sần sùi mòn; vỏ dày, chín có màu vàng hay đỏ sẫm, dày dễ bóc, ruột đỏ, hạt có màu nâu lục, vò ngọt, chua, hương vò ngon quýt Ôn Chân (Nhật Bản) Thích hợp làm đồ hộp nước đường Giống phổ biến cam Bố Hạ, trồng bãi phù sa Hà Bắc đất thoát nước; dẹt, nặng trung bình 200-250g, màu vàng đỏ đẹp chín vào tháng 11-12-1 năm sau, dòp Tết Nguyên đán Cam sành có tên Citrus nobilis Lour Quýt trước xem thứ Cam sành I.3 Cấu tạo cam Cấu tạo cam gồm có phần sau :  Lớp vỏ (flavedo) : có màu cam màu xanh tùy theo giống Lớp vỏ có chứa nhiều túi tinh dầu  Lớp cùi trắng (albedo) : có chứa pectin cellulose  Múi cam : bên có chứa tép cam, có chứa dòch bào  Hạt cam : chứa mầm  Lõi : phần nằm trung tâm cam, thành phần tương tự lớp cùi trắng I.4 Thành phần hóa học cam Thành phần hóa học cam trình bày bảng Bảng – Thành phần dinh dưỡng cam tươi (tính 100g) Thành phần Thành phần Nước Protein Tinh dầu Sacharose Glucose Frutose Acid hữu Cellulose Pectin Hàm lượng Múi Vỏ 75,95 88,06 0.9 2,4 veát 3.59 1.25 1.45 1,41 0,47 1,41 Muối Vit khoáng a Ca P 34 23 Fe A 0.4 0.09 SVTH : Ngô Lâm Tuấn Anh 1,22 3,49 3,24 0,22 3,49 0,22 - Đơn vò % % % % % % % mg% mg% mg% mg% Trang Đồ án môn học Quá trình Thiết bò Đề tài : Thiết kế thiết bò cô đặc nước cam mine 0,09 0,02 0.4 β-Carotene B1 B2 0.04 0.06 PP C 0.75 65 mg% mg% mg% 1,27 mg% mg% 170 Bảng – Đặc điểm kỹ thuật cam, quýt, chanh Việt Nam ([13],244) Chỉ tiêu 260 Cam chanh (Xã Đoài) 240 88 Cam sành (Bố Hạ) Khối lượng quả, g Đường kính quả, mm Hàm lượng chất khô, % Độ acid pH Quýt (Lí Nhân) Chanh (Hoà Bình) 40 64 80 45 5,1 11,5 11,5 10 7,0 3,2 3,2 - 3,8 0,75 - 2,5 - 2,6 I.5 Thu hoạch bảo quản Ở nước ta, cam trồng rộng rãi khắp nước Cây hoa quanh năm, thường có hoa vào tháng 1-2, có vào tháng 11-12 Cam loại có múi khác thường thu hái bắt đầu chín Có thể dùng kéo cắt cuống sát mặt Sau thu hái nên để điều kiện bình thường 12-14 để ổn đònh hô hấp Trong thời gian đó, tiến hành lựa chọn theo độ chín, kích thước, loại bỏ bầm giập, sây sát Trong trường hợp nhiễm bẩn nhiều phải rửa để khô Để chống nhiễm trùng bôi vôi vào cuống Để bảo quản cam thời gian dài, người ta thường sử dụng số phương pháp như: bảo quản cát, hóa chất, nhiệt độ thấp,… II GIỚI THIỆU QUY TRÌNH SẢN XUẤT NƯỚC CAM CÔ ĐẶC II.1 Sơ đồ quy trình công nghệ SVTH : Ngô Lâm Tuấn Anh Trang Đồ án môn học Quá trình Thiết bò Đề tài : Thiết kế thiết bò cô đặc nước cam Hình – Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất nước cam cô đặc SVTH : Ngô Lâm Tuấn Anh Trang Đồ án môn học Quá trình Thiết bò Đề tài : Thiết kế thiết bò cô đặc nước cam II.2 Thuyết minh  Chọn lựa phân loại Nguyên liệu cam lựa chọn nhằm loại trừ không đạt tiêu chuẩn sâu bệnh, men mốc, thối hỏng… cho chế biến nước cam cô đặc Sau chọn lựa chọn, ta tiến hành phân loại nhằm phân chia thành nguyên liệu đồng kích thước, hình dáng, màu sắc độ chín…  Rửa Rửa tiến hành trước sau phân loại nhằm loại trừ tạp chất học đất, cát bụi làm giảm lượng vi sinh vật vỏ nguyên liệu Yêu cầu trình rửa sau rửa không bò dập nát, chất dinh dưỡng không bò tổn thất, thời gian rửa ngắn tốn nước Nước rửa nước dùng công nghệ chế biến (chần, nấu, pha chế…) phải nước ăn, đảm bảo tiêu Vệ sinh dòch tễ (Bộ Y tế) quy đònh Nước rửa sử dụng tận dụng từ lượng nước sau rửa tinh thể nước đá cuối trình cô đặc  Ép Nguyên lý : ép phương pháp chủ yếu để tách dòch bào khỏi nguyên liệu Trong trình ép hiệu suất ép tiêu quan trọng Hiệu suất ép phụ thuộc vào nhiều yếu tố : phẩm chất nguyên liệu, phương pháp sơ chế, cấu tạo, chiều dày, độ lớp nguyên liệu ép áp suất ép Dòch bào chứa không bào bò bao bọc bới chất nguyên sinh Chất nguyên sinh có tính bán thấm, ngăn cản tiết dòch bào Vì vậy, muốn cao hiệu suất ép phải làm giảm tính bán thấm chất nguyên sinh cách làm biến tính chất nguyên sinh hay làm chết tế bào Thông thường người ta sử dụng phương pháp sau : đun nóng, sử dụng nấm men chứa hỗn hợp pectinase, protease dùng dòng điện… Thiết bò ép : sử dụng thiết bò ép liên tục hãng FMC SVTH : Ngô Lâm Tuấn Anh Trang Đồ án môn học Quá trình Thiết bò Đề tài : Thiết kế thiết bò cô đặc nước cam Hình – Máy ép cam hãng FMC Food Tech Cấu tạo máy Máy có từ đến cặp chén ép (tùy suất máy) Vd: máy có cặp chén ép ép 350 – 500 trái/ phút) Chén cố đònh, chén chuyển động lên xuống Ở chén có lỗ tròn, cạnh sắc để tạo nên lỗ cắt đường kính inch phần trái cam Dòch bên thoát qua lỗ trình ép  Ống lọc thô (Prefinisher tube): tách phần thòt có kích thước lớn khỏi dòch  Ống góp (Juice manifold): thu nhận dòch  Piston (Orifice tube): tạo áp suất bên ống lọc để đẩy dòch ngoài, đầu ống đóng mở có tác dụng thu nhận thải bỏ phần tử lớn bên ống lọc Nguyên lý hoạt động  Giai đoạn cắt : chén phía di chuyển xuống, tạo lực nén cắt hai đầu cam  Giai đoạn ép : phần trục chén tiếp tục di chuyển xuống phía dưới, áp lực tăng, đẩy phần dòch bên ra, vào ống lọc thô Phần vỏ thoát khỏi chén thông qua khe hở dao cắt khung chén  Giai đoạn kết thúc : orifice tube chuyển động lên phía tạo áp lực bên ống lọc thô, dòch phần thòt ép  Lc thô Sau ép, phần dòch thòt có kích thước nhỏ lỗ lọc ống lọc thô đẩy chảy vào ống góp phía Nước dẫn qua thiết bò Phần bã SVTH : Ngô Lâm Tuấn Anh Trang Đồ án môn học Quá trình Thiết bò Đề tài : Thiết kế thiết bò cô đặc nước cam nằm bên ống lọc hút thông qua lỗ (đóng mở được) orifice tube Phần lõi vỏ có chứa nhiều tinh dầu cam Trong trình ép thoát chén ép, phần vỏ bò tổn thương, tinh dầu tập trung bề mặt vỏ Ở gần cuối máy có phận phun nước có tác dụng rửa trôi tinh dầu, tạo thành hệ nhũ tương chảy Phần nhũ tương qua thiết bò lọc để tách cặn, sau li tâm để tách dầu khỏi nước Phần dầu tiếp tục tinh chế phần nước tiếp tục sử dụng làm nước rửa tinh dầu  Gia nhiệt Tiến hành gia nhiệt dòch ép thiết bò gia nhiệt dạng ống chùm hay ống lồng ống Mục đích trình gia nhiệt làm kết tủa thành phần không tan dòch làm ảnh hưởng đến tính chất cảm quan sản phẩm Các thành phần bao gồm protid, chất đắng… Nhiệt độ làm protid bò biến tính tạo tủa Kết tủa lắng xuống đáy bồn kéo theo hợp chất gây vò đắng Quá trình góp phần làm cho dung dòch có độ đồng cao Có thể bổ sung chất trợ lắng để tăng hiệu trình Lưu ý cần gia nhiệt thật nhanh nhiệt độ 70-75oC từ 5-10 phút để tránh tổn thất chất khô  Ly tâm Quá trình ly tâm nhằm mục đích tách bã chất chất keo kết tủa sau trình gia nhiệt làm cho dòch đem cô đặc có độ đồng cao loại bỏ ảnh hưởng xấu sản phẩm cô đặc sau  Cô đặc Nguyên tắc : giảm nhiệt độ dung dòch nước cam chưa bão hoà xuống nhiệt độ đóng băng dung môi (nước) đóng băng trước, chất hoà tan (đường, acid, cấu tử hương…) dạng dung dòch Tách pha rắn khỏi pha lỏng cách ly tâm kết hợp với dao cạo nước đá, dòch thu nước cam cô đặc Nhiệt độ cô đặc đưa xuống khoảng -10oC ÷ -15oC Để đảm bảo hiệu suất cô đặc cao ta tiến hành cô đặc nhiều cấp So với phương pháp bốc phương pháp lạnh đông có tổn thất chất hoà tan nhiều sản phẩm có chất lượng cao, giữ nhiều chất dinh dưỡng đặc biệt tính chất cảm quan đặc trưng nước mà phương pháp bốc Mặt khác để sản phẩm đạt nồng độ cao cách kết hợp hai phương pháp : lúc đầu cô đặc chân không, sau làm lạnh đông tiếp tục đến nồng độ chất khô cần thiết  Rót chai, ghép nắp Nước cam trình bảo quản tồn trữ hương vò giảm sút rõ rệt Để hạn chế tình trạng này, người ta dùng chai thủy tinh màu bảo quản nhiệt độ 0-5 oC Sau rót xong cần phải SVTH : Ngô Lâm Tuấn Anh Trang Đồ án môn học Quá trình Thiết bò Đề tài : Thiết kế thiết bò cô đặc nước cam ghép nắp, trình ghép kín nhằm cách li hoàn toàn với môi trường không khí vi sinh vật gây hư hỏng, làm giảm phẩm chất sản phẩm Mặt khác nắp chai phải ghép thật kín thật nhằm mục đích đảm bảo trình trùng không bò bật nắp hay hở mối ghép  Thanh trùng Thanh trùng trình quan trọng có tính chất đònh tới khả bảo quản chất lượng sản phẩm Quá trình trùng nhằm tiêu diệt hoàn toàn hay ức chế vi sinh vật gây hư hỏng nha bào chúng Yêu cầu kỹ thuật trùng vừa đảm bảo tiêu diệt vi sinh vật có hại lại đến mức độ phát triển để làm hỏng đồ hộp làm hại sức khoẻ người tiêu dùng, lại vừa đảm bảo cho đồ hộp có chất lượng tốt giá trò cảm quan dinh dưỡng  Bảo quản Mục đích trình bảo quản nhằm theo dõi ổn đònh sản phẩm, sớm phát đồ hộp bò hư hỏng Thời gian ổn đònh nước 15 ngày Tiến hành bảo quản cách lấy riêng 1% số lượng đóng chai, bảo quản phong kiểm tra nhiệt độ 37oC để phát hoạt độïng số vi sinh vật có hại (phương pháp bảo ôn sản phẩm)  Hoàn thiện sản phẩm Đây khâu cuối quy trình sản xuất Các chai đóng gói, dán nhãn xuất xưởng Sản phẩm phân phối thò trường đến tay người tiêu dùng SVTH : Ngô Lâm Tuấn Anh Trang Đồ án môn học Quá trình Thiết bò Đề tài : Thiết kế thiết bò cô đặc nước cam PHẦN TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT CHO THIẾT BỊ KẾT TINH I TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT CHO QUY TRÌNH I.1 Sơ đồ quy trình cô đặc Hình - Sơ đồ quy trình công nghệ cô đặc kết tinh cấp I.2 Đặt vấn đề  Tính toán cân vật chất cho 1kg nhập liệu (vào nồi cô đặc) với nồng độ chất khô ban đầu x = 10% Sản phẩm có nồng độ chất khô 30% Năng suất 5000T/năm  Vì giản đồ kết tinh nước cam nên ta chọn giản đồ kết tinh nước táo làm sở để xác đònh nhiệt độ kết tinh nước cam theo nồng độ (vì thành phần hoá học nước táo gần với thành phần hoá học nước cam)  Trong thực tế, lượng chất khô dòch nước cam hỗn hợp phức tạp nhiều cấu tử để đơn giản ta xem dòch nước cam ép hỗn hợp hai cấu tử tan lẫn gồm nước chất khô tan nước SVTH : Ngô Lâm Tuấn Anh Trang 10 Đồ án môn học Quá trình Thiết bò Đề tài : Thiết kế thiết bò cô đặc nước cam phần nước bốc vào không khí Nhiệt độ nước giảm nguội xuống nhiệt độ ban đầu tw1 = 36oC  Tính tháp giải nhiệt  Quy suất nhiệt tôn  Năng suất nhiệt ngưng tụ : Qk = Qk1 + Qk2 = 301,96 + 83,52 = 385,48 kW = 331512,8 kcal/h  Theo tiêu chuẩn CTI tôn nhiệt tương đương 3900 kcal/h, : Qk = 331512,8/3900 = 85 tôn  Chọn tháp giải nhiệt hiệu RINKI kiểu FRK90 ([21],bảng 822,tr.318) II.4 Chọn bơm Chọn bơm amoniac kiểu kín chạy điện mã hiệu ЦНГ-70М-1 với thông số kỹ thuật sau :  Năng suất : 5,5 ÷ 12 m3/h  Cột áp : 15 ÷ 19 mNH3 lỏng  Số cấp :  Tốc độ vòng : 49,5 1/s  Công suất : 2,8 kW SVTH : Ngô Lâm Tuấn Anh Trang 42 Đồ án môn học Quá trình Thiết bò Đề tài : Thiết kế thiết bò cô đặc nước cam PHẦN TÍNH TOÁN CƠ KHÍ CÁNH KHUẤY – CHÂN ĐỢ – MẶT BÍCH I TÍNH THIẾT BỊ KHUẤY I.1 Công suất khuấy  Chuẩn số Rek :  Rek1 = 205433,4  Rek2 = 52945  Công suất khuấy tính cho cánh khuấy : ([22],3.47b,tr.138) Nk = KN.ρ.n3.dk5 Trong : KN : chuẩn số công suất suất khuấy - KN1 = 0,3; KN2 = 0,5 ρ : khoái lượng riêng dung dòch – ρ1 = 1041,5 kg/m3; ρ2 = 1115,5 kg/m3 n : số voøng quay 1/s; n1 = 0,8 vg/s; n2 = 0,3 vg/s = dk2 dk : đường kính cánh khuấy kết hợp với dao cạo đá; d k1 = 1198 mm  Ở thiết bò kết tinh : Nk1 = 0,3.1041,5.0,83.1,1985 = 394,8W  Ở thiết bò kết tinh : Nk2 = 0,5.1115,5.0,33.1,1985 = 37,16 W  Công suất khuấy gạt đá động : lấy Nđc = 10.Nk  Ở thiết bò kết tinh : Nđc = 3,948 kW  Ở thiết bò kết tinh : Nđc = 0,372 kW I.2 Kích thước trục khuấy  Tính momen xoaén : Mx = 9,55.10 5.N dc n Trong : Nđc : công suất động cơ, kW; n : số vòng quay cánh khuấy, vg/ph  Thiết bò keát tinh 1: Mx1 = 9,55.10 5.3,948 = 78548,8 Nm 0,8.60  Thiết bò kết tinh : Mx2 = 19736,7 Nm  Momen uoán : Mu = Mx N c N f SVTH : Ngô Lâm Tuấn Anh Trang 43 Đồ án môn học Quá trình Thiết bò Đề tài : Thiết kế thiết bò cô đặc nước cam Trong : Mx momen xoắn, Nm; Nc : tổng số cánh; chọn Nc = cánh Nf = 0,8 rk = 0,4dk Khi : Ở thiết bò kết tinh : Mu1 = 81958,3 Nm Ở thiết bò kết tinh : Mu2 = 20593,4 Nm  Momen tương đương : Mtđ = M u2 + 0,75M x2 Suy : Mtñ1 = 81958,3 + 0,75.78548,8 = 106511 Nm Mtñ2 = 20593,4 + 0,75.19736,7 = 26762,7 Nm  Đường kính trục khuấy : Chọn vật liệu chế tạo trục khuấy thép không gỉ Điều kiện bền cho trục khuấy chòu uốn xoắn đồng thời : [σ] ≥ M td => d ≥ 0,1.d (1 − η ) 3 M td 0,1.(1 − η ).[σ ] Trong : η = dtr/dng : tỷ số đường kính trục khuấy, mm Chọn η = [σ] = 140.10 N/m2 Khi :  Tại thiết bò kết tinh : d1 ≥ 106511 = 0,21 m 0,1.(1 − 0.667 ).140.10 Choïn đường kính 0,21 m đường kính 0,14 m  Tại thiết bò kết tinh : d2 ≥ 26762,7 = 0,134 m 0,1.(1 − 0.667 ).140.10 Chọn đường kính 0,15 m đường kính 0,1 m  Chiều dài trục khuấy chiều cao tính từ phần phía bề mặt truyền nhiệt đến nắp thiết bò Chọn L = 2,5 – 0,35 = 2,15 m  Bề dày cánh khuấy chọn mm II TÍNH CHÂN ĐỢ VÀ BÍCH NỐI CHO THIẾT BỊ II.1 Tính tải trọng thiết bò Tải trọng thiết bò tính dựa điều kiện vận hành thiết bò Bao gồm :  Khối lượng thiết bò : Mtb = Mthân + Mđáy + M nắp + Mvỏ  Mthân = π.DT.H.S.ρthép = 3,14.1,2.1,8.0,01.7900 = 535,81 kg  Mđáy = Mnắp = 1,01.137 = 138,4 kg SVTH : Ngô Lâm Tuấn Anh Trang 44 Đồ án môn học Quá trình Thiết bò Đề tài : Thiết kế thiết bò cô đặc nước cam  Mvỏ = π.Dng.Hv.S.ρthép = 3,14.1300.1,739.0,005.7900 = 280,4 kg => Mtb = 535,81 + 138,4.2 + 280,4 = 1093,01 kg  Khối lượng dung dòch tính theo thùng (vì để đảm bảo an toàn ta chọn dung dòch có khối lượng riêng lớn hơn) Mdd = Vdd.ρdd = 2,08.1089 = 2265,12 kg  Khối lượng trục khuấy, động phần khác thiết bò lấy 5% khối lượng thiết bò Tải trọng toàn thiết bò M = 1,1.(M tb + Mdd) = 1,1.(1093,01 + 2265,12) = 3693,95 kg II.2 Tính chọn chân đỡ thiết bò Chọn số chân đỡ => Tải trọng tác dụng lên chân 923,5 kg ≈ 0,91.104 N Chọn chân đỡ loại IV kiểu chân II – 1,0 (theo [3],tr436) Vật liệu chế tạo chân thép CT3 Các thông số kỹ thuật : ([3],bảng XIII.35,tr.437) Bề mặt đỡ : 0,32 m2 1.10 N Tải trọng cho phép chân : G = L = 210 mm H = 300 B2 = 245 mm B1 = 180 mm B = 150 mm h = 160 mm s = 14 mm l = 75 mm d = 23 mm DT/A = 1200/420 mm II.3 Tính chọn mặt bích Chọn bích liền thép kiểu {[3],tập 2,bảng XIII.27,tr417) để nối đáy nắp thiết bò với thân Các thông số kích thước  Kích thước nối : D = 1340 mm; D b = 1290 mm; DT = 1260 mm; Do = 1213 mm  Buloâng : db = M20 mm; Z = 32 mm  Kieåu bích (1) : h = 25 mm SVTH : Ngô Lâm Tuấn Anh Trang 45 Đồ án môn học Quá trình Thiết bò Đề tài : Thiết kế thiết bò cô đặc nước cam PHẦN TÍNH TOÁN ĐƯỜNG ỐNG CHỌN THIẾT BỊ PHỤ I TÍNH TOÁN ĐƯỜNG ỐNG DẪN DỊCH I.1 Tính chọn ống nhập liệu tháo liệu Ống nhập liệu Vì quy trình sản xuất theo phương pháp gián đoạn nên không quan tâm đến việc cấp nguyên liệu liên tục vào bồn kết tinh mà tính toán để chọn đường ống dựa sở tính kinh tế đảm bảo cho thời gian nhập liệu phù hợp không làm ảnh hưởng tới chu trình sản xuất nhà máy  Thời gian nhập liệu cần thiết 30 phút  Thể tích chứa thùng kết tinh : Vdd = 2,08 m3  Lưu lượng nhập liệu : G1 = 2,08.1037 = 1,2 kg/s 30.60 G2 = 2,08.1089 = 1,26 kg/s 30.60  Chọn vận tốc dòng chảy : m/s  Đường kính ống dẫn cần thiết :  Thiết bò kết tinh : d1 = 4.G1 = 0,03839 m ρ dd π ϖ => chọn đường kính di = 40 mm; đường kính = 45 mm (theo tiêu chuẩn ống thép sử dụng cho ống nước) => Tính lại vận tốc dòng chảy ω1 = 0,875 m/s  Thiết bò kết tinh : d2 = 4.G1 = 0,03839 m ρ dd π ϖ => chọn đường kính di = 40 mm; đường kính = 45 mm => Vận tốc dòng chảy : ω2 = 0,877 m/s Ống tháo liệu SVTH : Ngô Lâm Tuấn Anh Trang 46 Đồ án môn học Quá trình Thiết bò Đề tài : Thiết kế thiết bò cô đặc nước cam Ống tháo liệu cần đủ lớn để tháo toàn sản phẩm khỏi thùng kết tinh trình tháo liệu phải nhanh để tinh thể kết tinh không bò kết thành khối gây cản trở cho trình tháo liệu Chọn ống tháo liệu có kích thước : Di = 100 mm ; Do = 108 mm I.2 Chọn bơm I.2.1 Bơm dòch ép từ bồn cao vò lên thùng kết tinh Dung dòch sau làm lạnh sơ chứa bồn cao vò, sau bơm vào thùng kết tinh 1, sau chất lỏng tiếp tục bơm vào thùng kết tinh Vò trí bồn cao vò đặt vò trí cho mực chất lỏng bồn cách mực chất lỏng thùng 2,5 m Chọn loại bơm ly tâm để bơm dòch ép ban đầu Vì nồng độ dòch ép ban đầu 10% nên ta chọn bơm loại bơm nước Tổng số bơm bơm cho thùng kết tinh 1, bơm cho thùng kết tinh  Lưu lượng bơm vào thùng G2=1,26.3600/1089 = 4,165 m3/h : G 1=1,2.3600/1037 = 4,17m3/h;  Tính cột áp cho bơm  Chuẩn số Re : Re1 = ρ ω.d = 20800; Re2 = 10293 µ Trong : ω : vận tốc dòng chảy, m/s; ω1 ≈ ω2 = 0,876 m/s; D : Đường kính ống dẫn liệu, m; d1 = d2 = 0,041 m; ρ, µ : khối lượng riêng độ nhớt dòch nhập liệu; tra bảng  Hệ số tổn thất theo chiều dài ống chế độ chảy rối λ1 = = 0,0259; (1,82 lg Re1 − 1,64) λ2 = = 0,0312; (1,82 lg Re − 1,64)  Hệ số tổn thất cục (ống dẫn gồm cuùt 90o, van) Σξ = 4.0,5 + 4,9 = 6,9  Cột áp bơm : ∆P v 22 − v12  L v H = ∆Z + + +  λ + ∑ξ  ρ g ρg  d  2g Trong : ∆Z1 = 2,5 m; L = 6,5 m; v1 = v2; ∆Z2 = m; L = m; v1 = v2; H1 = 2,5 + + + (0,0259 SVTH : Ngô Lâm Tuấn Anh 6,5 0,875 + 6,9) = 2,93 mH2O 0,041 2.9,81 Trang 47 Đồ án môn học Quá trình Thiết bò Đề tài : Thiết kế thiết bò cô đặc nước cam 0,877 H2 = + + + (0,0312 + 6,9) = 3,45 mH2O 0,041 2.9,81  Chọn bơm li tâm (chế tạo Nga) mã hiệu 1,5K-6b ([21,bảng 106,tr.349)  Năng suất : 9,4 m3/s;  Cột áp : 1,16 bar ≈ 11,8 mH2O;  Hiệu suất η = 49%;  Công suất trục N = 0,6 kW)  Tổng số bơm cần 10 bơm I.2.2 Bơm dòch ép lên bồn cao vò  Số thùng cao vò chọn : thùng  Thể tích thùng laø : V = 7.2,08 = 4,85 m3  Kích thước bồn cao vò : Bồn hình trụ, đáy nón : Chọn H = 1800 m; h = 300 mm ΠD ΠD 1800 × 10 −3 + × 300 × 10 −3 = 4,85 m3 => D = 1,8 m 4 300 1800 1800 100 V= Hình – Bồn chứa cao vò  Thời gian cần thiết để bơm 30 phút => Năng suất bơm : Q 4,85 = = 9,7 m3/h 0,5  Chọn đường kính củaống dẫn di = 80,5mm; = 88,5 mm; Fi = 50,8.10-2 mm2  Vận tốc : ω = 0,53 m/s SVTH : Ngô Lâm Tuấn Anh Trang 48 Đồ án môn học Quá trình Thiết bò Đề tài : Thiết kế thiết bò cô đặc nước cam  Chuẩn số Re = 0,53.0,0805.1037 = 24689,5 => λ = = −3 (1,82 lg Re − 1,64) 1,792.10 0,0248  Heä số tổn thất cục : Σξ =  Cột áp bơm : Giả sử chiều cao từ thiết bò trao đổi nhiệt làm lạnh sơ đến bồn chứa 4m, chiều dài ống m H = + + + (0,0248 0,53 + 6) = 4,11 mH2O 0,0805 2.9,81  Chọn bơm kiểu 1,5K-6a Số bơm bơm SVTH : Ngô Lâm Tuấn Anh Trang 49 Đồ án môn học Quá trình Thiết bò Đề tài : Thiết kế thiết bò cô đặc nước cam II TÍNH TOÁN ĐƯỜNG ỐNG CHO HỆ THỐNG LẠNH II.1 Tính toán đường ống dẫn  Đường kính ống dẫn : di = 4.Vtt π ϖ di – đường kính ống dẫn, m; Vtt – Lưu lượng tác nhân lạnh NH3, m3/s ω - tốc độ dòng chảy ống, m/s; chọn ω =20m/s dựa vào bảng 10-1 ([17],tr345)  Với hệ thống lạnh cho kết tinh : di1 =  Với hệ thống lạnh cho keát tinh : di2 = 4.0,09508 = 0,07782 m π 20 4.0,032 = 0,045 m π 20  Choïn ống thép tiêu chuẩn cho máy lạnh amoniac theo bảng 10-2 ([17],346)  Di1 = 82mm; Da = 89 mm, Fi = 52,8.10-2 mm2; khối lượng m ống : 7,38 kg  Di1 = 50mm; Da = 57 mm, Fi = 19,6.10-2 mm2; khối lượng m ống : 4,62 kg II.2 Tính toán ống dẫn lỏng  Tính ống dẫn lỏng khỏi thiết bò ngưng tụ  Khối lượng NH3 tổng : m1 = 0,2223 kg/s  Khối lượng riêng NH3 lỏng dẫn từ thiết bò ngưng tụ :ρ = 579,5 kg/m3 m  Lưu lượng thể tích lỏng qua thiết bò ngưng tụ : Vl = tt = ρ 0,2223 = 3,84.10 − m3/s 579,5  Chọn vận tốc lỏng : ωl = 1,5 m/s  Đường kính ống dẫn lỏng : d =    Tính   4.Vl = π ω * 3,84.10 −4 = 0,018 m π *1,5 Chọn ống thép có : Di = 18 mm; Da = 22 mm; Fi = 2,53.10-2 mm2; Khối lượng m ống 0,986 kg ống dẫn lỏng khỏi thiết bò ngưng tụ Khối lượng NH3 tổng : m1 = 0,0615 kg/s Khối lượng riêng NH3 lỏng dẫn từ thiết bò ngưng tụ : ρ = 579,5 kg/m3 SVTH : Ngô Lâm Tuấn Anh Trang 50 Đồ án môn học Quá trình Thiết bò Đề tài : Thiết kế thiết bò cô đặc nước cam  Lưu lượng thể tích lỏng qua thiết bò ngưng tụ : V2 = mtt = ρ 0,0615 = 1,06.10 − m3/s 579,5  Chọn vận tốc lỏng : ω2 = 1,5 m/s  Đường kính ống dẫn lỏng : d = 4.Vl = π ω * 1,06.10 −4 ≈ 0,01 m π * 1,5  Chọn ống thép coù : Di = 10 mm; Da = 14 mm; Fi = 1,54.10-2 mm2;  Khối lượng m ống 0,789 kg  Đường ống dẫn lỏng vào thiết bò kết tinh :  Lưu lượng thể tích NH3 cho thùng kết tinh : V = 3,84.10-4 / = 5,48.10-5 m3/s  Chọn vận tốc lỏng : ω = m/s 4.5,5.10−5 = 0,008 m π  Chọn ống thép có : Di = 10 mm; Da = 14 mm; Fi =1,54.10-2 mm2;  Khoái lượng m ống 0,789 kg  Đường ống dẫn lỏng vào thiết bò kết tinh :  Lưu lượng thể tích NH3 cho thùng kết tinh : V = 1,06.10-4 / = 3,533.10-5 m3/s  Chọn vận tốc lỏng : ω = m/s  Đường kính ống dẫn lỏng : d=  Đường kính ống dẫn lỏng : d=    4.3,533.10−5 = 0,0067 m π Chọn ống thép có : Di = 10 mm; Da = 14 mm; Fi =1,54.10-2 mm2; Khối lượng m ống 0,789 kg Tính lại vận tốc ω = 0,7 m/s SVTH : Ngô Lâm Tuấn Anh Trang 51 Đồ án môn học Quá trình Thiết bò Đề tài : Thiết kế thiết bò cô đặc nước cam PHẦN TÍNH TOÁN GIÁ THÀNH THIẾT BỊ CHÍNH I GIÁ THÀNH VẬT TƯ CHO MỘT THÙNG KẾT TINH Vì thùng kết tinh thiết kế nên ta cần tính cho thùng I.1 Khối lượng thiết bò (xem phần tính tải trọng thiết bò, phần 6, II.1) Khối lượng thùng Mthùng = Mthân + Mđáy + Mnắp + Mvỏ = 1093,01 kg Khối lượng chi tiết phụ (cánh khuấy, trục khuấy, chân đỡ…) ( Π d 2ngoai − d 2trong ) L.ρtheùp = π (0,212 − 0,14 ) 2,5.7900 = 379,84 kg 4 Cánh khuấy : Mkhung = Mdao cạo + Mcánh + Mgân trợ lực Mdao cạo = 2.S.L.B.ρthép = 0,005.1,6.0,1.7900.2 = 12,6 kg Mcánh = 6.0,488.0,1.0,005.7900 = 11,6 kg (0,05 + 0,02).0,405 0,005.7900 = 3,4 kg Mgân trợ lực = => Mkhung = 12,6 + 11,6 + 3,4 = 27,6 kg Khối lượng chân đỡ Mchân đỡ ≈ 4.(S.L.B + 2.S.H.B + F.S’).ρ = 4.(0,014.0,21.0,15 +2 0,014.0,3.0,15 + 0,0211.0,01).7900 = 60,4 kg I.2 Chi phí mua vật tư Trục : Mtrục = Bảng 12 – Tính giá vật liệu chế tạo thùng kết tinh Chi tiết Vật liệu chế tạo Giá vật liệu, 103 VNĐ/kg Khối lượng, Kg Thành tiền, 103 VNĐ Thân X18H10 T 50 535,8 26790 Đáy X18H10 T 50 138,4 6920 Nắp X18H10 50 138,4 6920 SVTH : Ngô Lâm Tuấn Anh Trang 52 Đồ án môn học Quá trình Thiết bò Đề tài : Thiết kế thiết bò cô đặc nước cam T Vỏ Trục khuấy, cánh khuấy Chân đỡ CT3 10 280,4 2804 X18H10 T 50 379,8 18990 CT3 50 60,4 3020 Tổng chi phí mua II GIÁ THÀNH THIẾT BỊ PHỤ II.1 Hệ thống lạnh Thiết bò ngưng tụ Bình ngưng KTΓ-90 : Khối lượng bình ngưng : 3300 kg Giá thành = 3300 = Bình ngưng KTΓ-20 : Khối lượng bình ngưng : 995 kg Giá thành = 995 = Máy nén lạnh Máy nén mã hiệu : N6WB cấp MYCOM  Công suất nén : N e* = 86,4 kW  Đơn giá : 1,5 triệu/kW  Giá thành : 1,5.86,4 = 129,6 triệu Máy nén mã hiệu : N4WA cấp MYCOM  Công suất nén : N e* = 26,2 kW  Đơn giá : 1,5 triệu/kW  Giá thành : 1,5.26,2 = 39,3 triệu Tháp giải nhiệt FRK-90 Công suất : 385kW Đơn giá : 500000 đồng/kW Giá thành : 385.500000 = 192 triệu Van tiết lưu : Số lượng : 10 Đơn giá : 50000 đồng/cái Giá thành : 10.50000 = 500000 đồng Đường ống dẫn vào thiết bò ngưng tụ Di1 = 82mm; Da = 89 mm, Fi = 52,8.10-2 mm2; khối lượng m ống : 7,38 kg Di2 = 50mm; Da = 57 mm, Fi = 19,6.10-2 mm2; khối lượng m ống : 4,62 kg Vật liệu : ống thép; chiều dài ống L = 10 m SVTH : Ngô Lâm Tuấn Anh Trang 53 Đồ án môn học Quá trình Thiết bò Đề tài : Thiết kế thiết bò cô đặc nước cam Đơn giá : 30000đồng/m Giá thành : 0,6 triệu Đường ống dẫn lỏng thiết bò ngưng tụ ống thép Di1= 18 mm; Da1= 22 mm; Fi1= 2,53.10-2 mm2; Khối lượng m 0,986 kg  oáng theùp Di2= 10 mm; Da2= 14 mm; Fi2= 1,54.10-2 mm2; Khối lượng m 0,789 kg  Chiều dài ống : 10m  Đơn giá : 20000 đ/m  Giá thành : 0,4 triệu Đường ống dẫn lỏng vào thiết bò kết tinh  Chọn ống thép có : Di = 10 mm; Da = 14 mm; Fi =1,54.10-2 mm2;  Chọn ống thép có : Di = 10 mm; Da = 14 mm; Fi =1,54.10-2 mm2;  Chiều dài đường ống : L = m;  Đơn giá : 15000 đ/m;  Giá thành : 0,24 triệu II.2 Bơm đường ống dẫn dòch  Bơm li tâm (chế tạo Nga) Bơm 1,5K-6b ([21,bảng 10-6,tr.349)  Công suất trục N = 0,6 kW = 0,8 Hp  Đơn giá : triệu/Hp  Giá thành : 5,6 triệu Bơm 1,5K-6a  Công suất : 0,9 kW = 1,2 Hp  Giá thành : 8,4 triệu Đường ống dẫn dòch Ống nhập liệu (thép không gỉ) : D/Do = 45/40, chiều dài ống 6m Ống tháo liệu (thép không gỉ) : D/Do = 108/100 mm, chiều dài ống 1,5m Giá thành : 50000.6 + 100000.1,5 = 450000 đồng/ống SVTH : Ngô Lâm Tuấn Anh Trang 54 Đồ án môn học Quá trình Thiết bò Đề tài : Thiết kế thiết bò cô đặc nước cam TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Tập thể Tác giả Bộ môn Máy Thiết bò – Khoa Công nghệ Hoá học Dầu khí – Trường Đại học Bách Khoa – Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh, “Tài liệu hướng dẫn Thiết kế Đồ n Môn học Quá trình & Thiết bò” [2] Phạm Văn Bôn – Nguyễn Đình Thọ, “Quá trình Thiết bò CNHH & TP – Tập : Quá trình Thiết bò Truyền nhiệt” Nhà xuất Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh [3] Tập thể Tác giả “Sổ tay Quá trình Thiết bò Công Nghệ Hoá Chất – Tập 1&2”, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Hà Nội, 2004 [4] Phạm Văn Bôn (Sưu tầm biên tập) “Sổ tay dẫn nhiệt không ổn đònh – Thông số nhiệt lý Thực phẩm Nguyên liệu” [5] Phạm Văn Bôn, “Quá trình Thiết bò Công nghệ Hoá học Thực phẩm – Tập 5, – Truyền Nhiệt không ổn đònh”, Nhà xuất Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh, 2004 [6] Phạm Văn Bôn, “Quá trình Thiết bò Công nghệ Hoá học Thực phẩm – Bài tập Truyền Nhiệt”, Nhà xuất Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh, 2004 [7] Trần Đức Ba, Phạm Văn Bôn, Trần Thu Hà, Hồ Đắc Lộc, Choumak I.G, Chepurhenco V.P., Parkhaladze E.G., “Công nghệ lạnh Nhiệt đới”, Nhà xuất Nông nghiệp, 1996 [8] Nguyễn Bin “Tính toán Quá trình & Thiết bò Công nghệ Hoá chất Thực phẩm – Tập 1&2” Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 2004 [9] Nguyễn Bin “Các Quá trình & Thiết bò Công nghệ Hoá chất Thực phẩm – Tập 1,2,3&4” Nhà xuất Khoa học Kỹ Thuật, Hà Nội [10] Đào Văn Lượng, “Nhiệt Động Hóa Học”, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 2002 [11] Hồ Lê Viên, “Thiết kế tính toán chi tiết thiết bò hoá chất”, Nhà xuất khoa học Kỹ thuật, 1978 [12] Trần Minh Tâm, “Các Quá trình Công nghệ Chế biến Nông sản Thực phẩm”, Nhà xuất nông nghiệp, 1998 [13] Nguyễn Văn Tiếp, Quách Đình, Ngô Mỹ Văn, “Kỹ thuật sản xuất đồ hộp, rau quả”, Nhà xuất Thanh Niên, 2000 [14] Nguyễn Đức Lợi, Phạm Văn Tùy, “Môi chất lạnh – Tính chất vật lý, an toàn, nhiệt động, bảng đồ thò môi chất lạnh chất tải lạnh”, Nhà xuất Giáo Dục, 1998 [15] Đinh Văn Thuận, Võ Chí Chính, “Hệ Thống Máy Thiết Bò Lạnh”, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật”, 2006 SVTH : Ngô Lâm Tuấn Anh Trang 55 Đồ án môn học Quá trình Thiết bò Đề tài : Thiết kế thiết bò cô đặc nước cam [16] Tập thể tác giả, Bộ môn Máy Thiết bò Trường Đại học Bách Khoa – Đại học Quốc gia Tp.HCM, “Bảng tra cứu – Quá trình Cơ học – Truyền nhiệt – Truyền khối”, Nhà xuất Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh, 2004 [17] Nguyễn Đức Lợi, “Hướng dẫn tính toán hệ thống lạnh”, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật”, 2005 [18] Hồ Lê Viên, “Cơ sở tính toán máy hoá chất thực phẩm”, Đại học Bách khoa Hà Nội, 1997 [19] Trần Hùng Dũng, Nguyễn Văn Lục, Vũ Bá Minh, Hoàng Minh Nam, “Các trình thiết bò Công nghệ Hoá chất Thực phẩm – Tập : Các trình Cơ học – Quyển : Phân riêng khí động, lực ly tâm, bơm quạt, máy nén, tính hệ thống đường ống”, Nhà xuất Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh, 2005 [20] Bộ Y tế – Viện Dinh dưỡng, “Bảng nhu cầu Dinh dưỡng khuyến nghò cho người Việt Nam”, Nhà xuất Y học, 2005 [21] Nguyễn Văn Lụa, “Các trình thiết bò công nghệ hoá học thực phẩm, Tập - Các trình thiết bò học, Quyển : Khuấy - Lắng Lọc”, Nhà xuất Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh, 2005 Tài liệu tham khảo Internet SVTH : Ngô Lâm Tuấn Anh Trang 56 ... trình Thiết bò Đề tài : Thiết kế thiết bò cô đặc nước cam PHẦN TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THIẾT BỊ KẾT TINH VÀ CHỌN THIẾT BỊ LỌC, RỬA I THIẾT BỊ KẾT TINH I.1 Giới thiệu Thiết bò cô đặc kết tinh thiết. .. học Quá trình Thiết bò Đề tài : Thiết kế thiết bò cô đặc nước cam PHẦN TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT CHO THIẾT BỊ KẾT TINH I TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT CHO QUY TRÌNH I.1 Sơ đồ quy trình cô đặc Hình - Sơ... tài : Thiết kế thiết bò cô đặc nước cam I.4 Nhiệt kết tinh nước đá Nhiệt kết tinh trung bình nước (ở 0oC) 1434,6 cal/mol = 333608,3 J/kg ([10],23) Bảng - Tổng kết thông số nhiệt lý dòch ép nước