Thiết kế nhà máy sản xuất cồn tuyệt đối từ sắn lát khô năng suất 6 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 sắn lát khô suất nguyên liệu/giờ (Thuyết minh) NGUYỄN VĂN TUẤN 14H2B ĐÀ NẴNG - 2019 i LỜI NÓI ĐẦU Nhà máy sản xuất cồn mà đề tài phổ biến ngành hóa cách riêng ngành cơng nghệ thực phẩm với đề tài thiết kế nhà máy sản xuất cồn theo phương pháp sinh học Cồn sinh học ngày cho thấy ứng dụng to lớn rộng rãi cơng nghiệp sống ngày, việc đời nhà máy cồn sinh học nhằm mục đích đáp ứng nhu cầu khơng ngừng tăng lên thị trường điều hợp lý cần thiết Với lý lẽ đó, tơi giao đề tài “Thiết kế nhà máy sản xuất cồn tuyệt đối từ sắn lát khô suất nguyên liệu/giờ” Để hoàn thành đồ án này, cần tảng xây đắp suốt trình học tập năm trường đại học Bách Khoa mà cịn cần hướng dẫn tận tình thầy hướng dẫn tìm tịi, khám phá thân Bên cạnh động viên từ gia đình, người thân, giúp đỡ từ bạn bè đồng trang lứa góp phần giúp tơi hồn thành đồ án tốt nghiệp Qua đây, xin cám ơn thầy Ths.Bùi Viết Cường người thầy hướng dẫn đề tài này, thầy tận tình bảo kiến thức truyền kinh nghiệm quý báu thân để giúp tơi thuận lợi hồn thành đề tài giao Sinh viên thực Nguyễn Văn Tuấn ii CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan đồ án tơi thực hiện, số liệu, kết trình bày đồ án hoàn toàn trung thực Tài liệu tham khảo viện dẫn đầy đủ, rõ ràng quy định Mọi vi phạm quy chế nhà trường hay quy định pháp luật tơi xin chịu hồn tàm trách nhiệm đồ án tốt nghiệp Đà Nẵng, ngày 24 tháng 05 năm 2019 Sinh viên thực Nguyễn Văn Tuấn iii MỤC LỤC Tóm tắt Nhiệm vụ đồ án Lời nói đầu i Lời cam đoan Mục lục ii iii Danh sách bảng biểu, hình vẽ sơ đồ ix Danh sách cụm từ viết tắt xi Chương 1: LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT 1.1 Địa điểm đặt nhà máy .2 1.2 Đặc điểm tự nhiên 1.3 Địa hình, địa chất .2 1.4 Vùng nguyên liệu .2 1.5 Hợp tác hóa 1.6 Nguồn cung cấp điện .3 1.7 Nguồn cung cấp 1.8 Nhiên liệu 1.9 Vấn đề cấp, thoát nước xử lý nước thải 1.10 Giao thông vận tải 1.11 Nguồn nhân công 1.12 Thị trường tiêu thụ Chương 2: TỔNG QUAN .5 2.1 Tổng quan nguyên liệu .5 2.1.1 Sắn 2.1.2 Nước .9 2.1.3 Nấm men .10 2.1.4 Các chất hỗ trợ kỹ thuật 12 2.2 Tổng quan sản phẩm 13 2.2.1 Định nghĩa 13 2.2.2 Tính chất .13 2.2.3 Phương pháp sản xuất ethanol 14 2.2.4 Ứng dụng 15 iv 2.3 Tổng quan phương pháp sản xuất cồn tuyệt đối 15 2.3.1 Quá trình nấu 16 2.3.2 Quá trình đường hóa .17 2.3.3 Quá trình lên men 18 2.3.4 Quá trình chưng cất tinh chế rượu 20 2.3.5 Phương pháp thu nhận cồn tuyệt đối 22 2.4 Tình hình sản xuất tiêu thụ nước 23 2.4.1 Tình hình sản xuất ethanol 23 2.4.2 Tình hình tiêu thụ ethanol 25 Chương 3: CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ 26 3.1 Quy trình cơng nghệ 26 3.2 Thuyết minh quy trình 26 3.2.1 Làm .27 3.2.2 Nghiền 27 3.2.3 Nấu nguyên liệu 28 3.2.4 Làm nguội .30 3.2.5 Đường hóa dịch cháo 30 3.2.6 Lên men 31 3.2.7 Chưng cất tinh chế 32 3.2.8 Chưng cất đẳng phí .34 3.2.9 Làm nguội bảo quản 35 Chương 4: TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT .36 4.1 Kế hoạch sản xuất 36 4.2 Tính cân sản phẩm .36 4.2.1 Các thông số ban đầu 36 4.2.2 Tính tốn cân vật chất 37 Chương 5: TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ 48 5.1 Các thiết bị sản xuất 48 5.1.1 Sàng rung 48 5.1.2 Máy nghiền 48 5.1.3 Silo chứa nguyên liệu sau nghiền 49 5.1.4 Thùng phối trộn 49 5.1.5 Nồi nấu sơ 51 v 5.1.6 Thiết bị phun dịch hóa 52 5.1.7 Nồi nấu chín 52 5.1.8 Thiết bị tách 53 5.1.9 Phao điều chỉnh mức 54 5.1.10 Thiết bị làm nguội sau tách 54 5.1.11 Thùng đường hóa 56 5.1.12 Thiết bị làm nguội 56 5.1.13 Lên men 58 5.1.14 Tính tháp thơ .61 5.1.15 Tính tháp aldehyt 61 5.1.16 Tính tháp tinh .62 5.1.17 Tháp làm .62 5.1.18 Chưng cất đẳng phí .63 5.1.19 Thiết bị làm nguội cồn sản phẩm .64 5.2 Thiết bị phụ trợ 64 5.2.1 Các thiết bị phụ trợ cho tháp thô 64 5.2.2 Các thiết bị phụ trợ tháp andehyt 66 5.2.3 Các thiết bị phụ trợ cho tháp tinh 67 5.2.4 Thiết bị phụ trợ tháp làm 67 5.2.5 Thiết bị phụ trợ tháp tách nước 68 5.3 Tính thùng chứa 69 5.3.1 Thùng chứa cồn sản phẩm 69 5.3.2 Thùng chứa cồn đầu .69 5.3.3 Thùng chứa dầu fusel 70 5.4 Tính thiết bị vận chuyển .70 5.4.1 Băng tải vận chuyển sắn từ kho đến sàng làm .70 5.4.2 Gàu tải 70 5.4.3 Bơm 71 Chương 6: TÍNH NHIỆT – HƠI – NƯỚC 76 6.1 Tính nhiệt – 76 6.1.1 Tính nhiệt cho nồi nấu sơ 76 6.1.2 Tính nhiệt cho thiết bị phun dịch hóa 78 6.1.3 Tính nhiệt cho nồi nấu chín 78 vi 6.1.4 Tính nhiệt cho q trình chưng cất tinh chế 81 6.1.5 Tính nhiệt cho q trình chưng cất đẳng phí 81 6.1.6 Tính chọn lị 81 6.1.7 Tính nhiên liệu 82 6.2 Tính nước cho phân xưởng sản xuất 82 6.2.1 Nước dùng cho trình nấu .82 6.2.2 Nước dùng cho đường hóa 83 6.2.3 Nước dùng cho thiết bị làm nguội ống lồng ống 83 6.2.4 Nước dùng cho khu lên men 83 6.2.5 Tính nước cho cơng đoạn chưng cất tinh chế 84 6.2.6 Nước cho lò 87 6.2.7 Nước rửa thiết bị 88 6.2.8 Bơm cao áp cấp nước cho toàn phân xưởng 88 Chương 7: TỔ CHỨC VÀ TÍNH XÂY DỰNG 89 7.1 Tổ chức nhà máy 89 7.1.1 Hệ thống phòng ban nhà máy .89 7.1.2 Tổ chức lao động 89 7.2 Tính cơng trình xây dựng .90 7.2.1 Khu sản xuất .90 7.2.2 Phân xưởng – điện 91 7.2.3 Kho nguyên liệu 91 7.2.4 Kho thành phẩm 91 7.2.5 Phân xưởng lò .92 7.2.6 Khu hành .92 7.2.7 Trạm xử lý nước 92 7.2.8 Nhà vệ sinh, nhà tắm 92 7.2.9 Nhà ăn, tin 93 7.2.10 Nhà chứa máy phát điện dự phòng .93 7.2.11 Nhà để xe 93 7.2.12 Phòng thường trực bảo vệ 93 7.2.13 Khu xử lý nước thải 94 7.2.14 Kho nhiên liệu 94 7.2.15 Trạm máy nén thu hồi CO2 94 7.2.16 Trạm cân xe nguyên liệu 94 vii 7.3 Tính tổng mặt xây dựng nhà máy .95 7.3.1 Tính khu đất mở rộng 95 7.3.2 Diện tích khu đất xây dựng nhà máy 96 7.3.3 Tính hệ số sử dụng 96 Chương 8: AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ VỆ SINH NHÀ MÁY 97 8.1 An toàn lao động 97 8.1.1 Quy định an toàn lao động .97 8.1.2 Những nguyên nhân gây tai nạn lao động biện pháp hạn chế .98 8.1.3 Những yêu cầu cụ thể an toàn lao động 98 8.2 Vệ sinh nhà máy 99 8.2.1 Vệ sinh cá nhân công nhân 100 8.2.2 Vệ sinh máy móc thiết bị 100 8.2.3 Vệ sinh xí nghiệp 100 8.2.4 Xử lí phế liệu nhà máy 100 8.2.5 Xử lí nước thải 100 8.2.6 Xử lí nước dùng sản xuất 100 Chương 9: KIỂM TRA TRONG SẢN XUẤT 101 9.1 Kiểm tra nguyên liệu 101 9.1.1 Xác định độ ẩm 101 9.1.2 Xác định hàm lượng tinh bột 101 9.1.3 Xác định hàm lượng protein thô nito hòa tan nguyên liệu 102 9.2 Xác định hoạt độ chế phẩm enzyme 102 9.3 Kiểm tra dịch đường hóa giấm chín .102 9.3.1 Kiểm tra nồng độ chất tan dịch đường sau đường hóa 102 9.3.2 Độ rượu giấm chín 103 9.3.3 Xác định hàm lượng đường tinh bột sót giấm chín 103 9.4 Kiểm tra chất lượng cồn sản phẩm 103 9.4.1 Nồng độ rượu 103 9.4.2 Hàm lượng acid este cồn 103 9.4.3 Hàm lượng ancol cao phân tử .104 9.4.4 Hàm lượng ancol metylic (CH3OH) 104 9.4.5 Xác định hàm lượng furfurol (C5H4O2) 104 viii KẾT LUẬN 106 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC ix DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ Hình 2.1 Cây sắn .5 Hình 2.2 Cấu tạo cắt ngang củ sắn Hình 2.3 Nấm men Saccharomyces cerevisiae 11 Hình 2.4 Đường cong lên men 18 Hình 2.5 Sơ đồ lên men liên tục 20 Hình 2.6 Biểu đồ thống kê tình hình sản xuất ethanol nhiên liệu giới 25 Hình 3.1 Sơ đồ quy trình cơng nghệ sản xuất cồn tuyệt đối từ sắn lát khô 26 Hình 3.2 Sàng rung .27 Hình 3.3 Máy nghiền búa .28 Hình 3.4 Sơ đồ hệ thống nấu liên tục 28 Hình 3.5 Thiết bị phun dịch hóa 29 Hình 3.6 Nồi nấu chín 29 Hình 3.7 Thiết bị làm nguội 30 Hình 3.8 Thùng đường hóa 31 Hình 3.9 Hệ thống chưng cất – tinh chế tháp 32 Hình 3.10 Hệ thống chưng cất đẳng phí .34 Hình 3.11 Thiết bị làm nguội 35 Hình 5.1 Sàng rung .48 Hình 5.2 Máy nghiền búa .48 Hình 5.3 Silo chứa 49 Hình 5.4 Thùng phối trộn .50 Hình 5.5 Nồi nấu sơ 51 Hình 5.6 Thiết bị phun dịch hóa 52 Hình 5.7 Nồi nấu chín 53 Hình 5.8 Thiết bị tách .53 Hình 5.9 Phao điều chỉnh mức 54 Hình 5.10 Thiết bị làm nguội 55 Hình 5.11 Thùng đường hóa 56 Hình 5.12 Thiết bị làm nguội 57 Hình 5.13 Tank lên men .58 Hình 5.14 Thiết bị thu hồi CO2 .60 Hình 5.15 Thùng giấm chín 60 Hình 5.16 Thiết bị làm nguội ống xoắn ruột gà 66 Hình 5.17 Decanter .69 Hình 5.18 Gầu tải 70 x Thiết kế nhà máy sản xuất cồn tuyệt đối từ sắn lát khô Bảng 7.2 Bảng tổng kết xây dựng STT Tên cơng trình Kích thước (m) Diện tích (m2) Số CT Khu xử lý nguyên liệu 30 × 12 × 15,9 360 Khu lên men 25 × 15 × 25,8 375 Khu chưng cất 30 × 13 × 22 390 Xưởng – điện 12 × × 108 Kho nguyên liệu 32 × 18 × 7,2 576 Kho thành phẩm 24 × 12 × 7,2 288 Phân xưởng lị 12 × × 108 Nhà hành 24 × × 7,2 144 Nhà xử lý nước × × 4,2 36 10 Nhà vệ sinh – nhà tắm nam 4,2 × 1,8 × 7,56 11 Nhà vệ sinh – nhà tắm nữ 4,2 × 1,5 × 6,3 12 Nhà ăn – tin × × 3,6 48 13 Nhà chứa máy phát điện dự × × 3,6 24 14 phịng Nhà để xe máy 5×3×3 15 15 Nhà để xe tơ 10 × × 50 16 Phòng thường trực bảo vệ 3×3×3 17 Khu xử lý nước thải 15 × × 3,6 90 18 Kho nhiên liệu × × 4,2 54 19 Trạm máy nén thu hồi CO2 6×6×6 36 20 Trạm cân điện tử 12 × 3,4 40,8 21 Phịng liệu trạm cân × × 3,6 22 Tổng cộng 2774,66 7.3 Tính tổng mặt xây dựng nhà máy 7.3.1 Tính khu đất mở rộng So với thực tế, suất nhà máy thiết kế thuộc quy mô vừa nhỏ định hướng phát triển sản phẩm lớn nên việc quy hoạch khu đất mở rộng từ ban đầu để chuẩn bị dự phòng cho việc mở rộng suất nhà máy cần thiết Thông thường, đất mở rộng chiếm từ a = 75 – 100% diện tích phân xưởng sản xuất [8] Chọn a = 80%, suy ra: Fmr = 0,8  (360 + 375 + 390) = 900(m ) Kích thước khu đất mở rộng: 36  25(m) SVTH: Nguyễn Văn Tuấn GVHD: ThS Bùi Viết Cường 95 Thiết kế nhà máy sản xuất cồn tuyệt đối từ sắn lát khơ 7.3.2 Diện tích khu đất xây dựng nhà máy FKĐ = FXD [8] K XD Trong đó: - FKĐ diện tích khu đất dây dựng nhà máy - FXD diện tích dây dựng cơng trình nhà máy - KXD hệ số sử dụng, nhà máy thực phẩm, KXD = 35 – 50%  FKĐ (max) = 2774,66 = 7927,6(m ) 0,35 Chọn khu đất có kích thước: 100  79(m) Diện tích khu đất: FKĐ = 100  79 = 7900(m )  K XD = 2774,66 = 0,35 7900 7.3.3 Tính hệ số sử dụng K SD = FSD [8] FFĐ Trong đó: - KSD hệ số sử dụng - FSD diện tích sử dụng khu đất, FSD = FCX + FGT + Fh ,r + FXD với: + FCX diện tích trồng xanh: FCX = 0,35  FXD + FGT diện tích đường giao thông: FGT = 0,4  FXD + Fh,r diện tích hè, rãnh: Fh,r = 0,3  FXD  K SD = 0,35  FXD + 0,4  FXD + 0,3  FXD + FXD 2,05  2774,66 = = 0,72 FFĐ 7900 Vậy KXD = 0,35 KSD = 0,72 SVTH: Nguyễn Văn Tuấn GVHD: ThS Bùi Viết Cường 96 Thiết kế nhà máy sản xuất cồn tuyệt đối từ sắn lát khơ Chương 8: AN TỒN LAO ĐỘNG VÀ VỆ SINH NHÀ MÁY 8.1 An toàn lao động 8.1.1 Quy định an tồn lao động - Cơng nhân viên trang bị bảo hộ lao động dụng cụ cung cấp thời gian làm việc Cán công nhân viên (CBCNV) phải sử dụng mục đích đủ trang bị cung cấp - Trong thời gian làm việc CBCNV không lại nơi khơng thuộc phạm vi - Khi có cố nghi ngờ thiết bị có cố xảy CBCNV phải báo cho đội trưởng quản đốc để xử lý - Nếu khơng phân cơng CBCNV khơng tự ý sử dụng sửa chữa thiết bị - Khi chưa huấn luyện quy tắc an tồn vận hành thiết bị khơng sử dụng sửa chữa thiết bị - Các sản phẩm, hàng hố vật tư, thành phẩm đóng gói, để cách tường 0,5 mét, cách xa cửa thoát nạn, cầu dao điện, phương tiện chữa cháy, tủ thuốc cấp cứu - Khi sửa chữa máy phải ngắt công tắc điện có biển báo sửa chữa - Khi chuẩn bị vận hành máy sau sửa chữa xong phải kiểm tra lại dụng cụ, chi tiết có nằm máy khơng khơng có người đứng vịng nguy hiểm cho máy vận hành - Không để dầu, mỡ, nhớt máy rơi vãi sàn xưởng, nơi làm việc Trong kho phải xếp ngăn nắp gọn gàng, không để dụng cụ, dây điện, vật tư, trang thiết bị gây trở ngại lại - Khi xảy cố tai nạn lao động, người có mặt trường phải: + Tắt công tắc điện cho ngừng máy + Khẩn trương sơ cứu nạn nhân, báo cáo cho đội trưởng, quản đốc + Tham gia bảo vệ trường để người có trách nhiệm xử lý - Cơng nhân viên có nghĩa vụ báo cáo cho Đội trưởng Quản đốc, Ban Giám đốc cố tai nạn lao động, việc vi phạm nguyên tắc An toàn Lao động xảy công ty - Khi thấy rõ nguy xảy tai nạn nơi làm việc mình, cơng nhân viên rời khỏi khu vực nguy hiểm báo cho Đội trưởng, Quản đốc để xử lý - Công nhân viên phải thực theo dẫn bảng cấm, bảng hướng dẫn An toàn nơi sản xuất SVTH: Nguyễn Văn Tuấn GVHD: ThS Bùi Viết Cường 97 Thiết kế nhà máy sản xuất cồn tuyệt đối từ sắn lát khô 8.1.2 Những nguyên nhân gây tai nạn lao động biện pháp hạn chế 8.1.2.1 Nguyên nhân gây tai nạn lao động - Tổ chức lao động liên hệ phận không chặt chẽ - Thiết bị, máy móc trang bị khơng tốt bố trí chưa hợp lý - Khơng có thiếu, hỏng phận che chắn, bảo vệ - Ý thức chấp hành kỷ luật công nhân chưa cao - Vận hành thiết bị, máy móc khơng quy trình kỹ thuật - Vị trí làm việc khơng hợp lý, điều kiện làm việc không ổn định - Thiếu phương tiện dụng cụ bảo hộ lao động cần thiết 8.1.2.2 Những biện pháp hạn chế - Bố trí lắp đặt thiết bị phù hợp với trình sản xuất - Điều kiện làm việc nhà máy sản xuất liên tục, thiết bị máy móc lớn, bố trí phức tạp, đặc biệt sản phẩm thuộc loại dễ cháy nổ, phải trang bị rào, che chắn, phận bảo hiểm hợp lý Cần quan tâm vùng nguy hiểm Thường xuyên theo dõi thay phận theo quy định sử dụng - Công tác tổ chức quản lý nhà máy: có nội quy, quy 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 cơng tác phịng chống cháy nổ Mỗi năm nhà máy tổ chức thi nâng bậc để công nhân cán kỹ thuật nhà máy nắm vững nâng cao trình độ - 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 phịng, phân xưởng sản xuất phải có đủ ánh sáng thích hợp với cơng việc Ban ngày tận dụng ánh sáng tự nhiên việc lấy sáng 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 Thơng gió Tận dụng tối đa lưu thơng khơng khí nhà máy, cách xây dựng cửa sổ, cửa trời mái Bảo đảm chênh lệch nhiệt độ phân xưởng môi trường không – 50C Tại phận sinh nhiệt như: nấu sơ bộ, nấu chín, làm nguội, có bố trí quạt gió để tăng cường phân tán nhiệt Tạo điều kiện thoải mái cho công nhân làm việc SVTH: Nguyễn Văn Tuấn GVHD: ThS Bùi Viết Cường 98 Thiết kế nhà máy sản xuất cồn tuyệt đối từ sắn lát khô 8.1.3.3 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 Phòng chống phát sinh tĩnh điện vận hành Phải có rơ le để đề phịng q tải 8.1.3.4 An tồn sử dụng thiết bị Thiết bị, máy móc phải sử dụng chức năng, cơng 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 định kỳ theo dõi, kiếm tra chế độ làm việc máy móc, có chế độ vệ sinh, sát trùng, bảo trì, bảo dưỡng thiết bị 8.1.3.5 Phòng chống cháy nổ Nguyên nhân xảy cháy nổ do: Chập mạch điện, nhiên liệu dễ bắt lửa, sản phẩm dễ bắt lửa, thiết bị đóng cặn, bị ăn mịn lâu ngày bị nổ, phản ứng hoá học xảy trình sản xuất… Ðể hạn chế cháy nổ cần có biện pháp sau: - Khơng hút thuốc nhà máy - Bố trí sản xuất có khoảng cách thích hợp để tránh lây lan - Các phận gây cháy nổ lò hơi, kho nhiên liệu, kho sản phẩm phải 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 8.1.3.6 An tồn hóa chất Các hoá chất phải đặt quy định Khi sử dụng phải tuân theo quy định đề tránh gây độc hại, ăn mòn hư hỏng thiết bị 8.1.3.7 Giao thông nội 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 hiểm 8.1.3.8 Chống sét Để đảm bảo an tồn cho cơng nhân nhà máy cần phải có cột thu lơi cho vị trí cao là: phân xưởng sản xuất chính, đỉnh tháp làm 8.2 Vệ sinh nhà máy Nhà máy cồn thuộc nhà máy sinh học thực phẩm nên vấn đề vệ sinh có ý nghĩa quan trọng trình sản xuất chất lượng sản phẩm Điều SVTH: Nguyễn Văn Tuấn GVHD: ThS Bùi Viết Cường 99 Thiết kế nhà máy sản xuất cồn tuyệt đối từ sắn lát khô kiện vệ sinh không đảm bảo dễ dẫn đến trình tạp nhiễm lên men bảo quản nguyên liệu 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 định kỳ cho công 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 trước bàn giao ca 8.2.4 Xử lí phế liệu nhà máy Phế liệu trình sản xuất bã hèm phế liệu dễ gây nhiễm bẩn Sau ca sản xuất cần chứa quy định đưa bán cho nhà máy sản xuất phân vi sinh 8.2.5 Xử lí nước thải Nước thải chứa nhiều tạp chất hữu chứa lượng nhỏ benzen gây ô nhiễm môi 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 xử lí loại bỏ tạp chất trước 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 lí nước dùng sản xuất Để đảm bảo nguồn nước phục vụ cho sản xuất sử dụng nhà máy, nhà máy trang bị hệ thống lọc xử lý nước đại có sử dụng hệ thống lọc RO SVTH: Nguyễn Văn Tuấn GVHD: ThS Bùi Viết Cường 100 Thiết kế nhà máy sản xuất cồn tuyệt đối từ sắn lát khô Chương 9: KIỂM TRA TRONG SẢN XUẤT 9.1 Kiểm tra nguyên liệu Trong q trình sản xuất nói chung sản xuất cồn nói riêng, chất lượng nguyên liệu đầu vào định lớn đến chất lượng sản phẩm đầu Vì vậy, khâu kiểm tra nguyên liệu khâu thiếu nhà máy 9.1.1 Xác định độ ẩm Tiến hành phụ lục 5.1 Độ ẩm ngun liệu tính theo cơng thức: W= m1 − m2  100(%) m1 Trong đó: m1: Khối lượng mẫu trước sấy, g, m2: Khối lượng mẫu sau sấy, g 9.1.2 Xác định hàm lượng tinh bột Xác định hàm lượng tinh bột phương pháp đo độ phân cực Ewers a) Nguyên tắc Phương pháp gồm có hai phép xác định trung gian: - Phần mẫu thử thứ thủy phân acid clohydric loãng, sau làm lọc, dùng phép đo độ phân cực để đo độ quay cực dịch lọc - Phần mẫu thứ hai xử lý etanol (40%V) để chiết đường hịa tan polysaccharite có khối lượng phân tử thấp Sau đó, dịch lọc tiếp tục thực phần mẫu thử thứ Chênh lệch lần đo hai phần mẫu thử nhân với hệ số để thu hàm lượng tinh bột mẫu - Thuốc thử: + Acid clohydric loãng 7,7M, thu cách pha loãng 63,7 ml acid clohyric nước đến 100ml + Acid clohydric loãng 0,309M, thu cách pha loãng 25,6 ml acid clohyric nước đến 100ml + Etanol 40% V + Dung dịch Carrez I: Hòa tan 10,6g kali hexaxyanoferrat (II) ngậm phân tử nước (K4[Fe(CN)6.3H2O) vào nước Pha loãng nước đến 100ml + Dung dịch Carrez II: Hòa tan 21,9g kẽm acetat ngậm phân tử nước (Zn[(CH3COO)2.2H2O) 3g acid acetic băng vào nước Pha loãng nước đến 100ml SVTH: Nguyễn Văn Tuấn GVHD: ThS Bùi Viết Cường 101 Thiết kế nhà máy sản xuất cồn tuyệt đối từ sắn lát khô b) Tiến hành Các bước tiến hành mô tả phụ lục 5.2 Hàm lượng tinh bột mẫu thử tính theo chất khơ xác định theo công thức: TB = 2000  D20  2,5 5  100  − (%)  m m 100 − W   Với  D độ quay cực đặc trưng tinh bột tinh khiết đo bước sóng 589,3 20 nm, tính độ 9.1.3 Xác định hàm lượng protein thơ nito hịa tan ngun liệu Xác định hàm lượng protein phương pháp Kjeldal Cơ sở phương pháp cách tiến hành mô tả phụ lục 5.3 Hàm lượng nito mẫu thí nghiệm tính theo cơng thức: ( a − b)  0,0014 (%) m Trong đó: + a: Số ml H2SO4 0,1N cho vào bình dung dịch chưng + b: Số ml NaOH 0,1 định phân lượng acid dư + 0,0014: Hàm lượng nito tương ứng với dung dịch H2SO4 0,1N + m: Khối lượng mẫu đem phân tích 9.2 Xác định hoạt độ chế phẩm enzyme Xác định hoạt độ enzyme α amilaza theo Rukhliadeva Tiến hành theo phụ lục 5.4 Lượng tinh bột thủy phân xác định theo cơng thức: C = Trong đó: D1 − D2  0,1 D1 + D1 mật độ quang đo dung dịch kiểm chứng + D2 mật độ quang đo dung dịch thí nghiệm + 0,1 lượng tinh bột đem phân tích, g 9.3 Kiểm tra dịch đường hóa giấm chín 9.3.1 Kiểm tra nồng độ chất tan dịch đường sau đường hóa Trong dịch đường hố chứa lượng chất hồ tan chủ yếu tinh bột hoà tan, dextrin đường có gốc glucose khác Ngồi cịn chứa protein, khoáng Các chất mang tên chung chất khô dịch đường đo đường kế nhiệt độ 200C Đường hoá xong, đem lọc dịch đường lấy dịch cho vào ống đong để đo Nồng độ chất hoà tan sau lên men cịn gọi độ lên men hay đường sót đo đường kế điều kiện 200C SVTH: Nguyễn Văn Tuấn GVHD: ThS Bùi Viết Cường 102 Thiết kế nhà máy sản xuất cồn tuyệt đối từ sắn lát khơ 9.3.2 Độ rượu giấm chín Sau lên men cần kiểm tra nồng độ rượu giấm chín, định kỳ cịn phải kiểm tra rượu sót đáy tháp thô tháp tinh Sử dụng phương pháp chưng cất để tách rượu khỏi chất hòa tan Tiến hành phụ lục 5.5 Song song với mẫu thí nghiệm ta làm với mẫu trắng, thay rượu nước cất Căn vào hiệu số Na2S2O3 mẫu thí nghiệm mẫu trắng ta suy lượng rượu chứa mẫu thí nghiệm và% rượu sót: (A − A0 ) × 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 ml Na2S2O3 0,1 N 9.3.3 Xác định hàm lượng đường tinh bột sót giấm chín Ứng dụng phương pháp dùng Antron (C6H4COCH2C6H4) 9.3.3.1 Cơ sở phương pháp Trong dung dịch axit sunfuric đậm đặc, Antron phản ứng với gluxit lên men tạo chất màu xanh da trời Cường độ màu tỉ lệ thuận với hàm lượng gluxit lên men 9.3.3.2 Tiến hành Các bước tiến hành mơ tả phụ lục 5.6 Hàm lượng đường sót giấm chín tính theo cơng thức: 18,9 (D1 − D2 ) Đs = × f, % 1000 Tổng lượng tinh bột đường giấm chín xác định theo công thức: 18,9 (D1 − D2 ) Đt = × f, % 1000 Trong đó: f hệ số pha lỗng giấm chín 9.4 Kiểm tra chất lượng cồn sản phẩm 9.4.1 Nồng độ rượu Đo nồng độ rượu cồn kế 9.4.2 Hàm lượng acid este cồn Dùng ống hút cho 100ml cồn pha lỗng tới 50% vào bình tam giác 250ml Nối với hệ thống làm nguội ngược, đun sôi 15 phút để tách CO2 Tiếp theo làm lạnh đến nhiệt độ phòng, cho – giọt phenolphtalein, dùng dung dịch NaOH 0,5N chuẩn đến xuất màu hồng nhạt Hàm lượng axit tính theo cơng thức: SVTH: Nguyễn Văn Tuấn GVHD: ThS Bùi Viết Cường 103 Thiết kế nhà máy sản xuất cồn tuyệt đối từ sắn lát khơ V × × 10 × 100 (mg/l) C Trong đó: V: Số ml dung dịch NaOH 0,1 N tiêu hao điện phân, 6: Số mg acid axetic ứng với ml NaOH 0,1 N, 10: Hệ số chuyển thành lít, 100: Hệ số chuyển thành cồn 100%, C: Nồng độ cồn dung dịch đem phân tích Sau chuẩn hàm lượng axit thêm vào hỗn hợp 5ml NaOH 0,1N nối với hệ thống làm lạnh đun sôi để tạo điều kiện cho phản ứng: CH3COOC2H5 + NaOH →CH3COONa + C2H5OH Đun xong, đem làm nguội đến nhiệt độ phòng cho 5ml H2SO4 0,1N vào bình Sau chuẩn lại H2SO4 dư NaOH 0,1N tới xuất màu hồng nhạt Hàm lượng este cồn xác định: Ta có: E = V× 8,8 ×10 × 100/c (mg/l) Với + V: số ml NaOH 0,1N tiêu hao chuẩn H2SO4 dư + 8,8: lượng este etylic ứng với 1ml NaOH 0,1N 9.4.3 Hàm lượng ancol cao phân tử Cơ sở cách tiến hành mô tả phụ lục 5.7 Hàm lượng ancol cao phân tử tính theo cồn: 100 C (mg/l hay%) + a: Hàm lượng dầu fusel mẫu + C: Nống độ cồn mẫu thí nghiệm 9.4.4 Hàm lượng ancol metylic (CH3OH) Lấy ống nghiệm t° (18 × 180) khơ sạch, cho vào 0,1 mL dịch cồn rượu cộng thêm mL KMnO4 1% 0,4 mL dung dịch axit sunfuric đậm đặc Lắc nhẹ để yên sau phút thêm vào mL axit oxalic bão hòa để khử lượng KMnO4 dư 2KMnO4 + 3H2SO4 + 5(COOH)2→ 10 CO2 + K2SO4 + MnSO4 + H2O Khi dung dịch có màu vàng, thêm vào mL dung dịch axit sunfuric đậm đặc, màu dùng ống hút cho vào mL dung dịch fucxin lắc nhẹ để 25 – 30 phút Song song tiến hành thí nghiệm với mẫu chứa ancol metylic biết trước Sau 25 – 30 phút màu ống chứa cồn thí nghiệm nhạt màu dung dịch mẫu xem đạt tiêu chuẩn hàm lượng ancol metylic, màu thí nghiệm đậm khơng đạt 9.4.5 Xác định hàm lượng furfurol (C5H4O2) a) Cơ sở phương pháp 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 SVTH: Nguyễn Văn Tuấn GVHD: ThS Bùi Viết Cường 104 Thiết kế nhà máy sản xuất cồn tuyệt đối từ sắn lát khô b) Tiến hành Lấy ống nghiệm 25ml có nút nhám, dùng ống hút nhỏ 10 giọt aniline giọt HCl vào ống nghiệm Tiếp theo cho 10 ml cồn lắc để yên Nếu sau 10 phút hỗn hợp khơng màu cồn đạt tiêu chuẩn, xuất màu hồng xem cồn khơng đạt tiêu chuẩn có chứa nhiều furfurol SVTH: Nguyễn Văn Tuấn GVHD: ThS Bùi Viết Cường 105 Thiết kế nhà máy sản xuất cồn tuyệt đối từ sắn lát khô KẾT LUẬN Với đề tài tốt nghiệp giao “Thiết kế nhà máy sản xuất cồn tuyệt đối từ sắn lát khô suất nguyên liệu/giờ”, trải qua tháng làm việc, tìm tịi học hỏi nhờ hướng dẫn tận tình thầy Ths.Bùi Viết Cường, tơi hồn thành đồ án giao tiến độ Q trình làm đồ án giúp tơi ơn lại, củng cố kiến thức năm học từ vận dụng vào làm đồ án Bên cạnh đó, tơi học hỏi thêm nhiều kiến thức lạ, cung cấp nhìn tổng quan ngành cồn, kinh nghiệm việc thiết kế nhà máy phức tạp từ thầy hướng dẫn giúp tơi có thêm hành trang bước vào đời Đồ án thiết kế nhà máy cồn đồ án đánh giá nặng ngành việc tính tốn nhiều đồ án, việc gặp phải thiếu sót điều khó tránh khỏi Vì vậy, mong nhận ý kiến đóng góp, bảo từ thầy cô bạn để đồ án tơi hồn thiện SVTH: Nguyễn Văn Tuấn GVHD: ThS Bùi Viết Cường 106 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu Tiếng Việt: [1] Hoàng Kim, Phạm Văn Biên (1996), Cây Sắn, NXB Nông nghiệp, Hà Nội [2] Bùi Đức Lợi, Lê Hồng Khanh, Mai Văn Lễ, Lê Thị Cúc, Hoàng Thị Ngọc Châu, Lê Ngọc Tú, Lương Hồng Nga, Kỹ thuật chế biến lương thực tập 2, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật [3] PGS.TS Nguyễn Đình Thưởng, TS Nguyễn Thanh Hằng (2007), Cơng nghệ sản xuất kiểm tra cồn Etylic (2007), NXB Khoa học Kỹ thuật Hà Nội [4] Nguyễn Trọng Cẩn, Nguyễn Thị Hiền, Đỗ Thị Giang, Trần Thị Luyến (1998), Cơng nghệ emzym, NXB Nơng nghiệp, TP Hồ Chí Minh [5] TS Nguyễn Văn Tặng, Công nghệ rượu, bia & nước giải khát, Khoa Công nghệ Thực phẩm, Đại học Nha Trang [6] TS Trần Xoa, TS Nguyễn Trọng Khuông, KS Hồ Lê Viên (1992), Sổ tay trình thiết bị cơng nghệ hóa chất tập I, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội [7] TS Trần Xoa, TS 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 [8] Trần Thế Truyền (2006), Cở sở thiết kế nhà máy, Khoa Hóa – Trường Đại học Kỹ Thuật, Đà Nẵng [9] Nguyễn Văn May, Thiết bị truyền nhiệt chuyển khối, NXB Khoa học Kỹ thuật, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Tài liệu nước ngoài: [10] A review of cassava in Africa with country case studies on Nigeria, Ghana, the United Republic of Tanzania, Uganda and Benin, International Fund for Agricultural Development Food and Agricultural Organization of the United Nations, Rome, 2005 [11] K.A Jacques, PhD T.P Lyons, PhD D.R Kelsal, The Alcohol textbook The Alcohol Textbook 4th Edition, A reference for the beverage, fuel and industrial alcohol industries [12] Cassava Post-harvest Operations, Food and Agricultural Organization of the United Nations Tài liệu mạng: [13] https://vi.wikipedia.org/wiki/S%E1%BA%AFn (ngày truy cập 28/01/2019) [14] http://iasvn.org/chuyen-muc/Gia-tri-dinh-duong-cua-San-4488.html (ngày truy cập 28/01/2019) [15] https://vanbanphapluat.co/quy-chuan-ky-thuat-quoc-gia-qcvn-01-2009-byt-vechat-luong-nuoc-an-uong (ngày truy cập 29/01/2019) [16] https://vi.wikipedia.org/wiki/N%E1%BA%A5m_men (ngày truy cập 8/02/2019) [17] https://vi.scribd.com/doc/88574574/Tieu-Luan-Enzyme-Amylase-Full (ngày truy cập 8/02/2019) [18] https://text.123doc.org/document/2262961-tim-hieu-quy-trinh-xan-xuat-banhmen-thuoc-bac.htm (ngày truy cập 29/01/2019) [19].https://shop.brewcraftusa.com/img/product/description/Termamyl%20120%20L %20Type%20L.pdf (ngày truy cập 8/02/2019) [20] http://www.ncbe.reading.ac.uk/materials/enzymes/amyloglucosidase.html (ngày truy cập 8/02/2019) [21] https://www.slideshare.net/chukien/tiet-13-nui-cy-nm-men-v-ln-men-dch-ng-ha (ngày truy cập 11/02/2019) [22] https://www.slideshare.net/ThanhnhanPhan/chung-ct (ngày truy cập 11/02/2019) [23] http://indochinagas.com.vn/con-tinh-khiet/ (ngày truy cập 28/01/2019) [24] http://pvgascity.com.vn/tin-noi-bo-nganh-dau-khi/trien-vong-xang-etanol-trenthe-gioi/31-792/cbo.vn (ngày truy cập 11/02/2019) [25] https://petrotimes.vn/my-chiem-60-tong-san-luong-ethanol-tren-toan-the-gioi514667.html (ngày truy cập 11/02/2019) [26] https://www.statista.com/statistics/281606/ethanol-production-in-selectedcountries/ (ngày truy cập 11/02/2019) [27] https://www.statista.com/statistics/274142/global-ethanol-production-since2000/ (ngày truy cập 11/02/2019) [28] https://ethanolrfa.org/statistics/annual-ethanol-production/ (ngày truy cập 11/02/2019) [29].http://quyhoachdat.quangtri.gov.vn/index.php?language=vi&nv=news&op=Dieu -kien-tu-nhien-tai-nguyen-va-canh-quan-moi-truong/Dieu-kien-tu-nhien-69 (ngày truy cập 11/02/2019) [30] http://invest.quangtri.gov.vn/vi/co-so-ha-tang/Cac-khu-Cong-nghiep/khu-congnghiep-quang-ngang-3.html (ngày truy cập 11/02/2019) [31] https://vi.wikipedia.org/wiki/Qu%E1%BA%A3ng_Tr%E1%BB%8B (ngày truy cập 11/02/2019) [32] https://www.slideshare.net/lanhnguyen564/chuong4-26581685 (ngày truy cập 14/02/2019) [33] https://vi.wikipedia.org/wiki/Amylopectin (ngày truy cập 14/02/2019) [34] https://vi.wikipedia.org/wiki/Amyloza (ngày truy cập 14/02/2019) [35] http://www.sieuthimayvietnam.vn/sanpham/May-sang-rungZD198/26485.html (ngày truy cập 20/3/2019) [36] https://mayphatdienbientan.asia/products/hammer-crusher.html (ngày truy cập 20/3/2019) [37] https://symaga.com/wp-content/uploads/2016/06/Industrial-silos-technicalsheet.pdf (ngày truy cập 22/3/2019) [38] https://www.meckey.com/machinery/jet-cooker.html (ngày truy cập 22/3/2019) [39] http://luanvan.net.vn/luan-van/bai-tap-thiet-ke-thiet-bi-trao-doi-nhiet-dang-onglong-ong-can-lam-nong-nuocluu-luong-nuoc-6000kgh-tv-200ctr-900c-hoi-63719/ (ngày truy cập 25/3/2019) [40] https://www.czechminibreweries.com/vi/production/brewery-components/coldblock/cylindrical-conical-fermentation-tanks/ (ngày truy cập 25/3/2019) [41].https://en.chinawulong.com/product/26.html?gclid=Cj0KCQjw1pblBRDSARIsACfUG11yHsujvYZP0j AAAGNB-9RHbOSpzAzOLpIyR8eRxjpMVcTwSnUZGREaAnOjEALw_wcB (ngày truy cập 25/3/2019) [42] http://bangtainamlien.com/shops/Bang-tai-tai-beo/Bang-tai-tai-beo-87.html (ngày truy cập 02/04/2019) [43] https://www.palamaticprocess.vn/may-moc-cong-nghiep/gau-tai (ngày truy cập 05/04/2019) [44] https://www.alfalaval.com/globalassets/documents/products/fluidhandling/pumps/centrifugal-pumps/lkh/alfa-laval-lkh-centrifugal-pump -productleaflet -ese00263.pdf (ngày truy cập 10/04/2019) [45] https://phuansinh.com/lo-hoi-cong-nghiep-viet-nam (ngày truy cập 15/04/2019) [46] http://candongdo.com/can-cong-nghiep/30tan-150tan/tram-can-dien-tu-o-to-xetai-pdx-mettler-toledo (ngày truy cập 01/05/2019) [47].http://saturnec.com/images/bin/imagenews/1477389852_Tube%20in%20Tube%2 0ALT.pdf (ngày truy cập 15/04/2019) ... đồ quy trình cơng nghệ sản xuất cồn tuyệt đối từ sắn lát khô [11] SVTH: Nguyễn Văn Tuấn GVHD: ThS Bùi Viết Cường 26 Thiết kế nhà máy sản xuất cồn tuyệt đối từ sắn lát khô 3.2.1 Làm 3.2.1.1 Mục... ThS Bùi Viết Cường 35 Thiết kế nhà máy sản xuất cồn tuyệt đối từ sắn lát khô Chương 4: TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT 4.1 Kế hoạch sản xuất Bảng 4.1 Kế hoạch sản xuất Tháng Nguyên x liệu x X x x x x x x... nhiên liệu, góp phần tăng lợi ích kinh tế Chính từ lập luận xác đáng xuất phát từ nhu cầu thực tiễn từ thị trường nay, giao nhiệm vụ ? ?Thiết kế nhà máy sản xuất cồn tuyệt đối từ sắn lát khô với suất