Thiết kế nhà máy sản xuất cồn tuyệt đối từ mật rỉ năng suất 3 tấn nguyên liệu giờ

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA HÓA * THIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT CỒN TUYỆT ĐỐI TỪ MẬT RỈ NĂNG SUẤT TẤN NGUYÊN LIỆU/GIỜ Sinh viên thực hiện: HUỲNH THỊ ANH Đà Nẵng – Năm 2018 TÓM TẮT Cùng với phát triển công nghệ lên men, công nghệ sản xuất cồn nâng cao suất chất lượng Không dừng lại đồ uống, cồn dùng nhiều lĩnh vực y tế, mỹ phẩm Đặc biệt, cồn sử dụng nhiên liệu sinh học Nhờ tính ứng dụng rộng rãi nên đồ án “Thiết kế nhà máy sản xuất cồn tuyệt đối từ mật rỉ suất nguyên liệu/giờ” tiến hành Đồ án “Thiết kế nhà máy sản xuất cồn tuyệt đối từ mật rỉ suất nguyên liệu/giờ” bao gồm thuyết minh vẽ A0 - Bản thuyết minh bao gồm chương: + Chương 1: Lập luận kinh tế kỹ thuật; + Chương 2: Tổng quan; + Chương 3: Lựa chọn thuyết minh quy trình cơng nghệ; + Chương 4: Tính cân vật chất; + Chương 5; Tính chọn thiết bị; + Chương 6: Tính nhiệt-hơi- nước; + Chương 7: Tổ chức tính xây dựng; + Chương 8: An toàn lao động vệ sinh nhà máy; + Chương 9: Kiểm tra chất lượng nguyên liệu sản phẩm - vẽ A0 bao gồm: + Bản vẽ số 1: Sơ đồ quy trình cơng nghệ; + Bản vẽ số 2: Mặt phân xưởng sản xuất chính; + Bản vẽ số 3: Mặt cắt phân xưởng sản xuất chính; + Bản vẽ số 4: Đường ống nước; + Bản vẽ số 5: Tổng mặt nhà máy Thiết kế “Nhà máy sản xuất cồn tuyệt đối từ mật rỉ suất nguyên liệu/giờ” thiết kế mới, có khả ứng dụng cao ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG CỘNG HÒA XÃ HÔI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập - Tự - Hạnh phúc KHOA HÓA NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Huỳnh Thị Anh Lớp:13H2B Khoa: Hóa Số thẻ sinh viên: 107130094 Ngành: Công nghệ thực phẩm Tên đề tài đồ án: Thiết kế nhà máy sản xuất cồn tuyệt đối từ mật rỉ suất nguyên liệu/giờ Đề tài thuộc diện: ☐Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ kết thực Các số liệu liệu ban đầu: Nguyên liệu: 100% mật rỉ Năng suất: nguyên liệu/giờ Sản phẩm: Cồn tuyệt đối Nội dung phần thuyết minh tính tốn: MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: LẬP LUẬN KINH TẾ VÀ KỸ THUẬT CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN CHƯƠNG 3: CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ CHƯƠNG 4: TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT CHƯƠNG 5: TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ CHƯƠNG 6: TÍNH NHIỆT – HƠI – NƯỚC CHƯƠNG 7: TỔ CHỨC VÀ TÍNH XÂY DỰNG CHƯƠNG 8: AN TỒN LAO ĐỘNG VÀ VỆ SINH NHÀ MÁY CHƯƠNG 9: KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG CỦA NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC 5.Các vẽ, đồ thị BẢN VẼ SỐ 1: SƠ ĐỒ QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ (A0) BẢN VẼ SỐ 2: MẶT BẰNG PHÂN XƯỞNG SẢN XUẤT CHÍNH (A0) BẢN VẼ SỐ 3: MẶT CẮT PHÂN XƯỞNG SẢN XUẤT CHÍNH (A0) BẢN VẼ SỐ 4: ĐƯỜNG ỐNG HƠI - NƯỚC (A0) BẢN VẼ SỐ 5: TỔNG MẶT BẰNG NHÀ MÁY (A0) Họ tên người hướng dẫn: Th.S Bùi Viết Cường Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 23/1/2018 Ngày hoàn thành đồ án: 20/5/2018 Trưởng Bộ môn công nghệ thực phẩm Đặng Minh Nhật Đà Nẵng, ngày 20 tháng năm 2018 Người hướng dẫn Bùi Viết Cường LỜI NÓI ĐẦU VÀ CẢM ƠN Hiện nay, với ứng dụng rộng rãi, đa dạng cồn nhà máy cồn đời chưa đáp ứng đủ nhu cầu nên nước ta phải nhập lượng ethanol tuyệt đối đóng chai chủ yếu để làm hóa chất cho nhu cầu khác Vì tơi giao đề tài: “Thiết kế nhà máy sản xuất cồn tuyệt đối từ mật rỉ suất nguyên liệu/giờ” để mong đáp ứng phần nhu cầu Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp, nhận nhiều giúp đỡ, đóng góp ý kiến bảo nhiệt tình thầy cơ, gia đình, bạn bè đến tơi hồn thành đồ án Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Bùi Viết Cường, thầy người tận tình hướng dẫn cho tơi kiến thức kinh nghiệm quý báu suốt trình làm đồ án tốt nghiệp Tôi xin chân thành cảm ơn quý thầy khoa Hóa, đặc biệt q thầy cô môn Công Nghệ Thực Phẩm tận tình giảng dạy giúp đỡ tơi suốt q trình học tập trường Tơi xin cảm ơn gia đình bạn bè ln tạo điều kiện, quan tâm, giúp đỡ, động viên việc Cuối cùng, tơi xin kính chúc q thầy gia đình dồi sức khỏe thành cơng nghiệp i CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan rằng, đồ án tiến hành thực hiện, số liệu, kết đồ án là trung thực Tài liệu tham khảo đồ án trích dẫn đầy đủ quy định Mọi vi phạm quy chế nhà trường, tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm đồ án Đà Nẵng, ngày 20 tháng năm 2018 Sinh viên thực Huỳnh Thị Anh ii MỤC LỤC TÓM TẮT NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN LỜI NÓI ĐẦU i CAM ĐOAN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC BẢNG .xii DANH MỤC HÌNH xiii DANH SÁCH CÁC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT xv MỞ ĐẦU Chương 1: LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Vị trí địa lí 1.3 Đặc điểm thiên nhiên 1.4 Địa hình, địa chất 1.5 Nguồn nguyên liệu nguồn nhân lực 1.6 Giao thông 1.7 Nguồn cung cấp điện - nước 1.8 Nguồn cung cấp 1.9 Nhiên liệu 1.10 Xử lý nước 1.11 Thị trường tiêu thụ Chương 2: TỔNG QUAN 2.1 Tổng quan nguyên liệu 2.1.1 Nguyên liệu mật rỉ đường 2.1.1.1 Giới thiệu 2.1.1.2 Thành phần hóa học mật rỉ đường 2.1.1.3 PH độ đệm mật rỉ 2.1.1.4 Vi sinh vật mật rỉ 2.1.1.5 Bảo quản rỉ đường 2.1.2 Nước 2.1.3 Nấm men 2.1.3.1 Đặc tính chung nấm men iii 2.1.3.2 Chọn chủng nấm men 2.1.4 Chất hỗ trợ kĩ thuật 2.2 Tổng quan cồn tuyệt đối 2.2.1 Định nghĩa 2.2.2 Tính chất ethanol 2.2.2.1 Tính chất vật lý 2.2.2.2 Tính chất hóa học 10 2.2.2.3 Tính sinh lý 10 2.2.3 Các phương pháp sản xuất cồn 10 2.2.3.1 Phương pháp sinh học 10 2.2.3.2 Phương pháp hóa học 11 2.2.4 Ứng dụng 11 2.2.5 Tình hình sản xuất nhu cầu sử dụng cồn tuyệt đối 11 2.2.5.1 Trên giới 11 2.2.5.2 Ở Việt Nam 13 2.3 Tổng quan phương pháp sản xuất cồn tuyệt đối 14 2.3.1 Pha lỗng xử lí dich mật rỉ 14 2.3.1.1 Các biến đổi trình bảo quản mật rỉ đường 14 2.3.1.2 Pha loãng xử lí dịch mật rỉ 14 2.3.2 Pha loãng tới nồng độ gây men lên men 15 2.3.3 Nhân giống nấm lên men dịch đường 15 2.3.3.1 Cơ chế động học trình lên men rượu 16 2.3.3.2 Các phương pháp lên men 18 2.3.3.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến lên men rỉ đường 20 2.3.4 Quá trình chưng cất tinh chế 21 2.3.4.1 Cơ sở lý thuyết trình chưng cất tinh chế 21 2.3.4.2 Các phương pháp chưng cất 24 2.3.5 Quá trình tách nước để thu nhận cồn tuyệt đối 27 2.3.5.1 Phương pháp hấp phụ chọn lọc Zeolite 27 2.3.5.2 Phương pháp chưng phân tử 28 2.3.5.3 Phương pháp bốc qua màng lọc 29 2.3.5.4 Phương pháp chưng đẳng phí 29 Chương 3: CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUI TRÌNH CƠNG NGHỆ 30 3.1 Chọn dây chuyền công nghệ 30 3.2 Thuyết minh dây chuyền công nghệ 31 3.2.1 Pha lỗng xử lí mật rỉ 31 iv 3.2.1.1 Mục đích 31 3.2.1.2 Tiến hành 31 3.2.2 Làm nguội 32 3.2.2.1 Mục đích 32 3.2.2.2 Tiến hành 32 3.2.3 Pha loãng đến nồng độ yêu cầu 32 3.2.3.1 Mục đích 32 3.2.3.2 Tiến hành 32 3.2.4 Lên men 33 3.2.4.1 Mục đích 33 3.2.4.2 Tiến hành 33 3.2.5 Chưng cất tinh chế 35 3.2.5.1 Mục đích 35 3.2.5.2 Tiến hành 35 3.2.6 Chưng cất đẳng phí 36 3.2.6.1 Mục đích 36 3.2.6.2 Tiến hành 36 3.2.7 Làm nguội 37 3.2.7.1 Mục đích 37 3.2.7.2 Tiến hành 37 Chương 4: TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT 38 4.1 Biểu đồ nhập liệu 38 4.2 Biểu đồ sản xuất nhà máy 38 4.3 Tính cân sản phẩm 38 4.3.1 Các thông số ban đầu 38 4.3.2 Tính tốn cân vật chất 39 4.3.2.1 Cơng đoạn pha lỗng xử lí mật rỉ 39 4.3.2.2 Công đoạn làm nguội 42 4.3.2.3 Cơng đoạn pha lỗng đến nồng độ u cầu: 42 4.3.2.5 Công đoạn chưng cất 44 4.3.2.6 Công đoạn tách andehyt 46 4.3.2.7 Công đoạn tinh chế 47 4.3.2.8 Công đoạn làm 48 4.3.2.9 Công đoạn chưng cất đẳng phí 48 4.3.2.10 Công đoạn làm nguội 49 Chương 5: TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ 51 v 5.1 Tank chứa rỉ đường: 51 5.2 Cân lưu lượng 52 5.3 Thùng pha lỗng sơ xử lí dịch rỉ 52 5.4 Thiết bị làm nguội ống lồng ống sau pha loãng xử lí ,sơ 54 5.5 Thùng pha loãng đến nồng độ yêu cầu 55 5.6 Thiết bị lên men 58 5.6.1 Thể tích thùng lên men 58 5.6.2 Quan hệ kích thước thùng lên men 58 5.6.3 Thùng nhân giống cấp I 58 5.6.4 Thùng nhân giống cấp II 59 5.6.5 Thùng lên men 59 5.7 Thiết bị tách CO2 60 5.8 Thùng chứa giấm chín 61 5.9 Tính tháp thơ 61 5.9.1 Xác định số đĩa lý thuyết 61 5.9.2 Tính đường kính tháp 62 5.9.3 Tính chiều cao tháp thô 62 5.10 Tháp andehyt 62 5.10.1 Xác định số đĩa 62 5.10.2 Tính đường kính tháp 62 5.10.3 Tính chiều cao tháp 63 5.11 Tính tháp tinh 63 5.11.1 Xác định số đĩa 63 5.11.2 Tính đường kính tháp tinh 63 5.11.3 Tính chiều cao tháp 63 5.12 Tháp làm 64 5.12.1 Xác định số đĩa 64 5.12.2 Tính đường kính tháp 64 5.12.3 Tính chiều cao 64 5.13 Tháp tách nước 64 5.13.1 Xác định số đĩa lí thuyết 64 5.13.2 Tính đường kính 65 5.13.3 Chiều cao tháp tách nước 65 5.14 Decanter 65 5.15 Tính tháp thu hồi 66 5.15.1 Xác định số đĩa 66 vi G5 = 90294,489 Q" = = 2006,544 (kg/h) CN  (t1 − t2 ) 1 (70 − 25) Suy thể tích nước: V5 = G5  = 2006,544 = 2,012 (m3/h) = 16,099 (m3/ca) 997,08 Lượng nước cần cho tháp tách nước: G’n5 = Gn5 + V5 = 62,389+16,099= 78,488 (m3/ca) Vậy lượng nước cần dùng phân xưởng chưng cất - tinh chế: V = G'n =  G'ni = 2384,267 (m3/ca) i =1 6.2.6 Lượng nước cần dùng để làm nguội cồn thành phẩm Lượng nước cần dùng : Gn6 = 1,098 m3/h = 1,098 x = 8,784 (m3/ca) 6.2.7 Nước cho lò Lượng dùng cho lò 1h: Dtt = 36942,085(kg/h) = 295,537 (m3/ca) Nếu 1lít nước tạo 1kg giả sử tổn thất 10% lượng nước dùng cho ca: Vnước lị hơi=295,537 × 1,1 = 325,090 (m3/ca) 6.2.8 Nước vệ sinh thiết bị Lấy 5% lượng nước dùng cho sản xuất phân xưởng lên men chưng cất tinh chế: G= 0,05×(137,986+2384,267) = 126,113 (m3/ca) Chương 7: TỔ CHỨC VÀ TÍNH XÂY DỰNG 7.1 Tổ chức nhà máy 7.1.1 Sơ đồ hệ thống tổ chức nhà máy 7.1.2 Tổ chức lao động Giám đốc PGĐ kinh doanh Phòng kinh doanh Phịng tài vụ Phịng kế tốn Phịng hành PGĐ kỹ thuật Phịng y tế bảo vệ Phịng kỹ thuật Phòng KCS Phòng điện Nhà máy làm việc ngày ca, ca giờ, năm làm việc 330 ngày Ca 1: 6h÷14h, ca 2: 14h÷22h, ca 3: 22h÷6h Khối hành làm việc giờ/ngày: Sáng: 7h30’÷11h30’; chiều: 13h÷17h 7.1.2.1 Nhân lực lao động gián tiếp Bảng 7.1 Nhân lực lao động gián tiếp Giám đốc - 01 Phòng kinh doanh - 03 Phòng KCS - 03 Phó giám đốc - 02 Phịng kế tốn - 05 Phịng hành - 03 Phịng y tế - 02 Nhà ăn, tin - 04 Nhà vệ sinh - 02 Phòng tài vụ - 03 7.1.2.2 Phòng kỹ thuật - 04 Phòng bảo vệ - 06 Tổng cộng : 38 người Nhân lực lao động cho sản xuất trực tiếp Bảng 7.2 Nhân lực lao động sản xuất trực tiếp STT Chức Số người Số ca Tổng 01 Trưởng ca 3 02 Pha loãng xử lý sơ nguyên liệu 3 03 Làm nguội 04 Pha loãng liên tục 3 05 Khu lên men 06 Khu chưng cất – tinh chế– hấp phụ 3 07 Phân xưởng điện 12 08 Khu thu hồi CO2 3 09 Khu nhân giống 3 10 Lò 11 Xử lý nước 12 Kho nguyên liệu 3 13 Kho thành phẩm 3 14 Kho nhiên liệu 3 15 Tổ bơm 16 Tổ lái xe 3 17 Lái xe lãnh đạo nhà máy 18 Trạm máy nén Tổng 36 106 Tổng số lao động nhà máy: 38 + 106 = 144 (người) Số người ca đông tổng số người lao động gián tiếp số người lao động trực tiếp ca: 38 + 36 = 74 (người) 7.2 Tính cơng trình xây dựng 7.2.1 Khu sản xuất Khu sản xuất gồm khu: Khu xử lý nguyên liệu - làm nguội - pha loãng nhân giống, khu lên men, khu chưng cất - tinh chế - chưng đẳng phí 7.2.1.1 Khu xử lý nguyên liệu - làm nguội – pha loãng - nhân giống Khu xây dựng tầng, diện tích 360 (m2) Tầng 1: Bước cột 6m, nhịp nhà (mỗi nhịp 6m), kích thước: 30 × 12 × 7,2(m) 7.2.1.2 Khu lên men Ở khu lên men thùng lên men đặt trời Phần đặt trời thùng lên men có kích thước: 12×30×15 (m) diên tích: 360 (m2) 7.2.1.3 Khu chưng cất – tinh chế, chưng đẳng phí Khu chứa thiết bị có chiều cao, tải trọng lớn nên đặt trời Phần đặt trời khu chưng cất – tinh chế, chưng đẳng phí có kích thước 30 × 18 × 25 (m) Diện tích: 540 (m2) 7.2.2 Phân xưởng điện Phân xưởng nhà tầng, nơi đặt thiết bị sửa chữa khí, điện Phân xưởng có kích thước 12 × × (m) Diện tích: 108 (m2) 7.2.3 Kho nguyên liệu Đây nơi dự trữ mật rỉ đường Lượng nguyên liệu kho chứa thùng có thân hình trụ, chế tạo thép Lượng mật rỉ sản xuất ngày là: 72000 (kg/ngày) = 49,896 (m3/ngày) Kho nguyên liệu xây dựng có kích thước đủ để chứa lượng nguyên liệu sản xuất 15 ngày: 15×49,896=749,79 (m3) Chọn thùng thân hình trụ có đường kính 3m, chiều cao thùng m Thể tích thùng V = 3,14 × 1,52 × = 35,325 (m3) Số thùng cần dùng là: 749,79 = 21,225 Chọn 22 thùng 35,325 Chọn bốn dãy thùng chứa song song nhau, dãy thùng cách 1m Kích thước kho chứa nguyên liệu là: 30 x 20 x 7,2 (m) Diện tích kho: 600 (m2) 7.2.4 Kho thành phẩm Lượng cồn sản xuất ngày 26208 (lít) = 26,208 (m3) Kho thành phẩm có kích thước chứa thành phẩm 15 ngày: 26,208 × 15 = 393,12 (m3) Chọn thùng thân hình trụ có đường kính 3m, chiều cao thùng m Thể tích thùng V = 3,14 × 1,52 × = 35,325 (m3) Số thùng cần dùng là: 393,12 = 11,129 Chọn 12 thùng 35,325 Chọn ba dãy thùng chứa song song nhau, dãy thùng cách 1m Kích thước kho chứa cồn thành phẩm là: 20 x 16 x 7,2 (m) Diện tích kho: 320 (m2) 7.2.5 Phân xưởng lị Xây dựng phân xưởng có kích thước: 12 × × (m), diện tích: 72 (m2) 7.2.6 Nhà hành - Phịng giám đốc: × = 24 (m2) - Phịng hành chính: × = 24(m2) - Phịng phó giám đốc: × (6 × 4) = 48 (m2) - Phịng y tế: × = 16 (m2) - Phịng kế tốn: × = 24 (m2) - Phịng kỹ thuật: × = 24 (m2) - Phịng tài vụ: × = 24 (m2) - Phịng KCS: × = 24 (m2) - Phịng kinh doanh: × = 24(m2) - Hội trường: 18 × = 108 (m2) Diện tích: 340m2 Xây dựng nhà hai tầng kích thước tầng: (26 × × 6) m 7.2.7 Trạm xử lý nước Dùng để xử lí nước dùng cung cấp cho lị hơi, pha loãng rỉ đường, lên men, chưng cất, sinh hoạt, vệ sinh thiết bị Kích thước × × (m), diện tích: 36m2 7.2.8 Phịng vệ sinh, phịng tắm Tính cho 60% ca đơng nhất: 60% × 74 = 45 (người) Dùng lít ca cho người Vậy lượng nước dùng ca là: × 45 = 405 (lít/ca) Nên thể tích nước cần cung cấp cho vệ sinh tắm: 0,405 (m3/ca) Xây dựng phòng tắm vệ sinh riêng cho khu nam nữ, nhà máy có tỉ lệ nam khoảng 65%, tỉ lệ nữ khoảng 35% Số phịng tính trung bình: (người/phịng) Xây dựng phịng tắm, có phịng nam phịng nữ Kích thước phịng: 0,9 × 0,9 × (m) Phịng vệ sinh tương tự phịng Kích thước phịng: 0,9 × 1,2 × (m) Vậy kích thước phịng vệ sinh phịng tắm: 5,4 × 5,4 × (m) 5,4 × 7,2 × (m) Diện tích: 68,04(m2) 7.2.9 Nhà ăn, tin Tính cho 2/3 số lượng công nhân ca đông nhất:  74  50 người Tính lít cho người ca, lượng nước cần: x 50 = 350 (lít/ca) Diện tích cho người 2,25 (m2), diện tích nhà ăn: 50 × 2,25 = 112,5 (m2) Kích thước 12 × 12 × (m) nên diện tích nhà ăn, tin: 144 (m2) 7.2.10 Nhà chứa máy phát điện dự phòng Để đảm bảo cho nhà máy sản xuất liên tục điện đột ngột, nhà máy có trang bị máy phát điện dự phịng Kích thước:   (m) Diện tích: 36 (m2) 7.2.11 Trạm biến áp Trạm biến áp để hạ đường cao áp xuống lưới điện nhà máy sử dụng Kích thước trạm:   (m), diện tích: 16 (m2) 7.2.12 Trạm bơm Kích thước trạm bơm: × × (m), diện tích trạm bơm: 36 (m2) 7.2.13 Gara ôtô Đây nơi để xe nhà máy trạm bảo quản sửa chữa xe Số xe nhà máy: xe lãnh đạo nhà máy, xe đưa đón cơng nhân, xe chở hàng Kích thước gara: 24 × × m, diện tích gara ơtơ: 144 (m2) 7.2.14 Nhà để xe Tính 30% cơng nhân ca đông nhất: 74 x 30% = 23 người 1m2 cho xe máy nên diện tích là: 23 (m2) Kích thước là: 12 × × (m), diện tích nhà để xe : 24 (m2) 7.2.15 Phòng thường trực bảo vệ Xây dựng phòng gần cổng vào nhà máy, phòng cổng trước phịng cổng sau Kích thước phịng: × × (m), diện tích hai phòng: 32 (m2) 7.2.16 Khu xử lý bã nước thải Kích thước khu xử lý bã nước thải: 15 × × (m), diện tích: 90 (m2) 7.2.17 Kho nhiên liệu Dùng để chứa dầu đốt cho lị hơi, xăng xe Kích thước: 12 × × (m), diện tích kho nhiên liệu: 72 (m2) 7.2.18 Trạm máy nén thu hồi CO2 Kích thước: 12 × × (m), diện tích trạm máy nén thu hồi CO2: 72 (m2) Bảng 7.3 Bảng tổng kết cơng trình STT Tên cơng trình Kích thước (m) Diện tích Khu xử lí - pha lỗng - nhân giống 30 × 12 × 7,2 (m ) 360 Khu lên men 12 × 30 × 15 360 30 × 18 × 25 540 12 × × 108 Khu chưng cất - tinh chế, chưng đẳng phí Phân xưởng điện Kho nguyên liệu 30× 20 × 7,2 600 Kho thành phẩm 20 × 16 × 7,2 320 Phân xưởng lị 12 × × 72 Kho vật tư 12 × × 72 Nhà hành 26 × × 156 10 Trạm xử lý nước 6×6×6 36 11 Phịng vệ sinh – phịng tắm 10,8 × 7,2 × 77,76 12 Nhà ăn – tin 12 × 12 × 144 13 Trạm biến áp 4×4×6 16 14 Trạm bơm 6×4×4 24 15 Nhà chứa máy phát điện dự phịng 6×6×4 36 16 Gara ơtơ 24 × × 144 17 Nhà để xe 12 × × 24 18 Phịng thường trực bảo vệ × (4 × × 4) 32 19 Bể xử lý bã nước thải 15 × × 90 20 Kho nhiên liệu 12 × × 72 21 Trạm máy nén thu hồi CO2 12 × × 72 Tổng cộng 3355,76 7.3 Tính tổng mặt cần xây dựng nhà máy 7.3.1 Khu đất mở rộng Trong thực tế suất nhà máy chưa lớn nên việc quy hoạch từ ban đầu để có khu đất mở rộng cần thiết, thường khu đất dùng để dự trữ cho việc mở rộng nhà máy chiếm từ 30100% diện tích đất xây dựng phân xưởng sản xuất Chọn 50% Diện tích khu đất mở rộng: Fmr = 50% ×1260 = 630 (m2) Kích thước khu đất mở rộng là: 42 × 15 (m) 7.3.2 Diện tích khu đất xây dựng nhà máy FKD = FXD [8, tr 44] K XD FKD: Diện tích khu đất FXD: Diện tích xây dựng nhà máy FXD = 3355,76 (m2) KXD: Hệ số xây dựng Nhà máy thực phẩm KXD = 33÷50% Chọn Kxd = 35% FKD = 3355,76 = 9587,886 (m2) 0,35 Chọn diện tích khu đất : 120 x 80 (m) 7.3.3 Tính hệ số sử dụng FKD = FSD [8, tr 44] K SD KSD: Hệ số sử dụng, đánh giá tiêu kinh tế - kỹ thuật tổng mặt FSD: Diện tích sử dụng khu đất, FSD = FCX + FGT + Fhè, rãnh + FXD Trong đó: FCX: Diện tích trồng xanh: FCX = 0,3 × 3355,76 = 1006,728 (m2) FGT: Diện tích giao thơng: FGT = 0,4 × 3355,76 = 1342,304 (m2) Fhè rãnh: Diện tích hè rãnh: Fhè rãnh = 0,3 × 3355,76 = 1006,728 (m2) Nên: FSD = 1006,728 +1342,304 + 1006,728 + 3355,76 = 6711,52 (m2) KSD = FSD 6711,52 = = 0,70 FKD 9587,886 Vậy KXD = 35%, KSD = 0,70 Chương 8: AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ VỆ SINH NHÀ MÁY 8.1 An toàn lao động 8.1.1 Những nguyên nhân gây tai nạn lao động − Tổ chức lao động liên hệ phận không chặt chẽ − Do thiết bị, máy móc trang bị không tốt chưa hợp lý − Do thiếu khơng có hỏng khơng đảm bảo an toàn phận rào, che chắn, bảo hiểm Thiếu phương tiện dụng cụ bảo hộ lao động − Do ý thức chấp hành kỷ luật công nhân chưa cao − Vận hành thiết bị, máy móc khơng quy trình kỹ thuật − Do điều kiện làm việc khơng cải thiện, vị trí làm việc không hợp lý 8.1.2 Những biện pháp hạn chế tai nạn lao động − Bố trí lắp đặt thiết bị phù hợp với trình sản xuất − Các đường ống nhiệt phải có lớp bảo ơn, áp kế − Kho xăng dầu phải đặt xa nguồn nhiệt, phải có bình CO2 chống cháy, khơng hút thuốc − Điều kiện làm việc nhà máy liên tục, thiết bị máy móc lớn, bố trí phức tạp, phải trang bị rào, che chắn, phận bảo hiểm hợp lý − Công tác tổ chức quản lý nhà máy: có nội qui, qui chế làm việc cụ thể cho phận, phân xưởng sản xuất Máy móc thiết bị phải có hướng dẫn vận hành sử dụng cụ thể Phải bố trí cơng việc cho người lao động cách hợp lý phù hợp với trình độ kỹ thuật, điều kiện sức khoẻ người Công nhân nhân viên phải thường xuyên học tập thực hành công tác phòng chống cháy nổ − Kỷ luật nhà máy phải thực nghiêm để xử lý trường hợp vi phạm 8.1.3 Những yêu cầu cụ thể an toàn lao động 8.1.3.1 Chiếu sáng đảm bảo ánh sáng làm việc Các phòng, phân xưởng sản xuất phải có đủ ánh sáng thích hợp với cơng việc Ban ngày tận dụng ánh sáng tự nhiên qua cửa sổ, cửa mái để tiết kiệm lượng điện Ban đêm sử dụng đèn chiếu sáng phải đảm bảo đủ độ sáng 8.1.3.2 An toàn điện Hệ thống điều khiển phải tập trung vào bảng điện, có hệ thống chng điện báo đèn màu báo động Các đường dây dẫn điện cách điện an tồn bố trí dọc tường hay ngầm mặt đất Các thiết bị điện phải che chắn bảo hiểm Phải có phương tiện bảo vệ cá nhân biện pháp cấp cứu người bị nạn 8.1.3.3 An tồn sử dụng thiết bị Thiết bị, máy móc phải sử dụng chức công suất Mỗi loại thiết bị phải có hồ sơ rõ ràng, sau ca làm việc phải có bàn giao máy móc, nêu rõ tình trạng để ca sau xử lí Thường xuyên theo dõi chế độ làm việc máy móc, có chế độ vệ sinh, sát trùng vơ dầu mỡ thiết bị 8.1.3.4 Phòng chống cháy nổ - Nguyên nhân cháy nổ do: Chập mạch điện, nhiên liệu dễ bắt lửa, thiết bị đóng cặn, bị ăn mịn lâu ngày nổ, phản ứng hoá học xảy trình sản xuất - Ðể hạn chế cháy nổ cần có biện pháp sau: + Khơng hút thuốc kho ngun liệu, xăng dầu, gara ơtơ + Bố trí sản xuất có khoảng cách thích hợp để tránh lây lan + Các phận dễ cháy nổ lò hơi, … đặt cuối hướng gió + Những thiết bị dùng điện phải có vỏ an tồn + Có bể chứa nước chữa cháy, thiết bị chữa cháy phải trang bị đầy đủ 8.1.3.5 Giao thông nhà máy Nhà máy cần thiết kế lối lại có chiều rộng hợp lý, cầu thang rộng chịu lực, dễ dàng lại Ngồi bố trí cửa vào hợp lý để có cố dễ dàng thoát hiểm 8.2 Vệ sinh nhà máy 8.2.1 Vệ sinh cá nhân công nhân − Công nhân phải mặc áo quần sẽ, đội mũ, đeo trang, ủng mang găng tay, cần thiết phải bịt tai − Không ăn uống khu sản xuất − Thực tốt chế độ khám sức khoẻ cho cơng nhân 8.2.2 Vệ sinh máy móc thiết bị Máy móc, thiết bị phải vệ sinh Đặc biệt thùng lên men phải vệ sinh, sát trùng kỹ để chuẩn bị lên men lượng dịch tiếp theo, nhằm hạn chế tối đa nhiễm tạp khuẩn làm giảm hiệu suất lên men 8.2.3 Vệ sinh xí nghiệp Trong phân xưởng sản xuất, sau ca cần phải vệ sinh khu làm việc 8.2.4 Xử lý phế liệu nhà máy Phế liệu trình sản xuất bã hèm phế liệu dễ gây nhiễm bẩn Sau mẻ sản xuất cần chứa quy định xử lí để sản xuất phân bón vi sinh thức ăn gia súc 8.2.5 Xử lý nước thải Nước thải chứa nhiều tạp chất hữu nên vi sinh vật dễ phát triển gây ô nhiễm mơi trường sống người Vì vấn đề xử lí nước thải quan trọng nhà máy Nhà máy sử dụng phương pháp sinh học để xử lí nước thải Nguyên tắc làm việc hệ thống sau: nước thải chảy xuống bể lắng Do tiếp xúc nước thải vi sinh vật bề mặt vật liệu xốp nên trình xử lý tiến hành nhanh Vật liệu xốp gốm, sứ, đá dăm với độ xốp cao Ưu điểm bể lắng sinh học trình làm nhanh, liên tục thiết bị đơn giản, dễ làm, rẻ tiền dễ ứng dụng 8.2.6 Xử lý nước dùng sản xuât Các nguồn nước không đạt tiêu chuẩn chất lượng để sản xuất cồn Do cần phải xử lý nước trước đưa vào sản xuất Nhà máy sử dụng phương pháp kết tủa ion Ca2+, Mg2+ để làm mềm nước cứng trình sản xuất Chương 9: KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM 9.1 Kiểm tra nguyên liệu Rỉ đường đưa vào sản xuất cần phải kiểm tra thông số hàm lượng chất khô, hàm lượng đường, pH, mức độ nhiễm tạp 9.1.1 Xác định mức độ nhiễm tạp Xác định phương pháp lắng lọc 9.1.2 Xác định hàm lượng chất khô Xác định Bx kế, khúc xạ kế Bome kế 9.1.3 Xác định hàm lượng đường Có nhiều phương pháp để xác định hàm lượng đường mật rỉ, phương pháp Bectran phương pháp ứng dụng rộng rãi công nghiệp thực phẩm xem xác so với phương pháp khác [1, tr 220 – 223] - Cơ sở phương pháp: (phụ lục 9) - Cách tiến hành: (phụ lục 9) Căn vào KMnO4 tiêu hao nhân với 6,36 nhận số mg Cu Sau tra bảng Bectran biết lượng đường chứa mẫu thí nghiệm 9.2 Kiểm tra giấm chín sau lên men 9.2.1 Độ rượu giấm - Cơ sở cách tiến hành: (phụ lục 9) (A − A )  1,15  100 (mg/100ml) 20 A: số ml Na2S2O3 tiêu hao thí nghiệm A0: số ml Na2S2O3 tiêu hao mẫu trắng 1,15: lượng rượu tương ứng với 1ml Na2S2O3 0,1N 9.2.2 Xác định hàm lượng đường sót giấm chín Xác định hàm lượng đường theo phương pháp thủy phân acid [1, tr 243 – 246] - Cách tiến hành: (phụ lục 9) Độ rượu giấm: Hàm lượng đường sót giấm chín tính: 18,9  (D1 − D )  n (%) 1000 9.2.3 Xác định nồng độ chất hòa tan dịch đường giấm chín Nồng độ chất hòa tan sau lên men đo đường kế nhiệt độ 200C Lấy dịch lọc giấm chín cho vào ống đong 250ml dùng đường kế đo đọc kết vạch chia độ sau quy 20oC cách tra bảng [1, tr 250] 9.3 Kiểm tra chất lượng cồn sản phẩm 9.3.1 Nồng độ cồn Dùng cồn kế Gayluytsac chia độ - 1000, nhiệt kế đo đến 500C - Tiến hành: (phụ lục 9) 9.3.2 Hàm lượng axit este cồn - Cách tiến hành: (phụ lục 9) Hàm lượng axit tính theo công thức: V   10  100 (mg/l) C Trong đó: V: Số dung dịch NaOH 0,1N tiêu hao định phân 6: Số mg acid axetic ứng với 1ml NaOH 0,1N 10: Hệ số chuyển thành lít 100: Hệ số chuyển thành cồn 100% C: Nồng độ cồn dung dịch đem phân tích Hàm lượng este cồn xác định: E = V  8,8  10  100/C, mg/l V: số ml NaOH 0,1N tiêu hao chuẩn H2SO4 dư 8,8: lượng este etylic ứng với 1ml NaOH 0,1N 9.3.3 Xác định hàm lượng ancol cao phân tử - Cơ sở cách tiến hành: (phụ lục 9) Hàm lượng ancol cao phân tử tính theo cồn: a  100 (mg/l hay %) C a: hàm lượng dầu fusel mẫu C: nồng độ cồn mẫu thí nghiệm 9.3.4 Xác định lượng ancol metylic Cơ sở: Trong môi trường axit, tác dụng KMnO4, ancol metylic bị oxi hóa tạo aldehyt fomic, aldehyt fomic tác dụng với sunsfit fucxin tạo phản ứng màu Tiến hành: (phụ lục 9) 9.3.5 Xác định hàm lượng furfurol Cơ sở: Cồn có chứa furfurol phản ứng với aniline môi trường HCl, màu dung dịch hồng – da cam, cường độ màu tỉ lệ thuận với hàm lượng furfurol Tiến hành: (phụ lục 9) 9.3.6 Xác định thời gian oxy hóa Dùng ống đong 50ml có nút nhám cho vào 50ml cồn thí nghiệm đặt vào nồi giữ nhiệt 200C, sau 15 phút dùng ống hút cho vào 1ml dung dịch KMnO4 0,02% Đậy nút nhám lắc đặt vào nồi giữ tiếp 200C Màu KMnO4 thay đổi đạt tới màu dung dịch mẫu rót đầy vào ống đong khác Thời gian từ cho KMnO4 vào kết thúc xem thời gian oxy hóa Thời gian dài chứng tỏ cồn có chất lượng tốt Dung dịch mẫu: Cân xác 0,25g CoCl2 0,28g UO2(NO2)2 hòa tan thành 100ml Nên dùng mẫu cục Tiêu Chuẩn Đo Lường Chất Lượng Việt Nam [1, tr 262] KẾT LUẬN Sau tháng làm đồ án tốt nghiệp, với hướng dẫn tận tình thầy Bùi Viết Cường với nỗ lực thân đến hoàn thành đồ án tốt nghiệp với đề tài thiết kế nhà máy sản xuất cồn tuyệt đối Qua trình làm đồ án, tơi phần tích lũy kiến thức thiết kế nhà máy thực phẩm nói chung nhà máy sản xuất cồn tuyệt đối nói riêng, có cách nhìn tổng quan nhà máy, công nghệ sản xuất, cách bố trí lựa chọn thiết bị cho kinh tế hợp lý Đó kiến thức hữu ích mà kỹ sư tương lai cần trang bị trước trường Qua giúp tơi có kiến thức sâu rộng ngành nghề Tuy nhiên thời gian kiến thức thân hạn chế, thiếu kinh nghiệm thực tế tài liệu tham khảo nên đồ án cịn nhiều thiếu sót Vì mong giúp đỡ, đóng góp ý kiến thầy bạn để đồ án hồn thiện TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu Tiếng Việt: PGS.TS Nguyễn Đình Thưởng, TS Nguyễn Thanh Hằng, Cơng nghệ sản xuất kiểm tra cồn Etylic (2007), NXB Khoa học Kỹ thuật Hà Nội KS Nguyễn Văn Phước, Kỹ thuật sản xuất rượu etylic (1979), Bộ lương thực thực phẩm PTS Trần Xoa, PTS Nguyễn Trọng Khuông, KS Hồ Lê Viên (1992), “Sổ tay q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất tập I”, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội GS.TSKH Nguyễn Bin, “Tính tốn q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất thực phẩm (2001)’’, NXB Khoa học kĩ thuật Hà Nội PTS Trần Xoa, PTS Nguyễn Trọng Khuông, KS.Hồ Lê Viên (1992), “Sổ tay q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất tập II”, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội PGS.TS Nguyễn Thọ (1998), Thí nghiệm cơng nghệ thực phẩm, Trường Đại học Kỹ Thuật Đà Nẵng Tài liệu nước ngoài: Peter F.Stanbury, Allan Whitaker, Stephen J.Hall (1995), “Principles of Fermentation Technology” Ц.P.3aйчиk (1977), OБOPYДOBAHИE ПPEДПPИЯTИЙ BИHOДEΛЬЧECKOЙ ПPOMЬIШΛEHHOCTИ, MOCKBA Tài liệu web: http://www.zbook.vn/ebook/thiet-ke-day-chuyen-tinh-che-san-xuat-con-tunguyen-lieu-ri-duong-nang-xuat-5-trieu-litnam-35993/ [26/1/2018] 10 http://maynhanong.com/mat-ri-duong [27/1/2018] 11 https://vi.wikipedia.org/wiki/%C4%90%E1%BB%A9c_Ph%E1%BB%95 [26/1/2018] 12 http://www.asiacreative.vn/tinh-hinh-san-xuat-va-tieu-thu-ethanol-tren-the-gioi [27/1/2018] 13 https://vi.wikipedia.org/wiki/Qu%E1%BA%A3ng_Ng%C3%A3i [26/1/2018] 14 http://doc.edu.vn/tai-lieu/de-tai-nghien-cuu-tong-quan-kha-nang-san-xuat-va-sudung-ethanol-lam-nhien-lieu-cho-dong-co-8687/ [25/1/2018] 15 https://www.slideshare.net/lanhnguyen564/n-tt-nghip-sn-xut-cn-96-t-tinh-bt-sn [1/4/2018] 16 http://noihoi-thietbiapluc.vn/6324/product/928156/noi-hoi-dot-da-nhien-lieu.html [7/5/2018] ... nên đồ án ? ?Thiết kế nhà máy sản xuất cồn tuyệt đối từ mật rỉ suất nguyên liệu/ giờ? ?? tiến hành Đồ án ? ?Thiết kế nhà máy sản xuất cồn tuyệt đối từ mật rỉ suất nguyên liệu/ giờ? ?? bao gồm thuyết minh... ethanol khan nước nhà mà phải phát triển từ lâu [10] 2 .3 Tổng quan phương pháp sản xuất cồn tuyệt đối Sản xuất cồn tuyệt đối từ mật rỉ phế liệu chứa đường tương tự sản xuất cồn từ nguyên liệu tinh bột... Mặt cắt phân xưởng sản xuất chính; + Bản vẽ số 4: Đường ống nước; + Bản vẽ số 5: Tổng mặt nhà máy Thiết kế ? ?Nhà máy sản xuất cồn tuyệt đối từ mật rỉ suất nguyên liệu/ giờ? ?? thiết kế mới, có khả ứng