Thiết kế nhà máy chế biến rau quả với 2 mặt hàng dứa khoanh nước đường và mặt hàng necta xoài

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA HÓA * PHỤ LỤC THIẾT KẾ NHÀ MÁY CHẾ BIẾN RAU QUẢ VỚI MẶT HÀNG: DỨA KHOANH NƯỚC ĐƯỜNG NĂNG SUẤT 24 TẤN NGUYÊN LIỆU/NGÀY VÀ NECTA XOÀI NĂNG SUẤT 40 ĐVSP/CA Sinh viên thực hiện: NGUYỄN THỊ QUỲNH Đà Nẵng – Năm 2018 Thiết kế nhà máy chế biến rau PHỤ LỤC Bảng 1: Đặc điểm chung giống dứa trồng chủ yếu Việt Nam [13, tr499] Nhóm Cayenne Xịe tương đối rộng Tán Chồi cuống Chồi nách Lá Tùy giống Có vài chồi nách Tương đối ngắn, rộng có gai lá, chân màu lục nhạt Cuống trái Hoa Trái Tương đối ngắn Màu hoa cà Cao, hình ống, mắt to bẹt Vỏ chín có màu vàng da cam Thịt trong, không xơ, màu vàng nhạt Vị Đường kính lõi Cách sử dụng trái Ngọt chua Trung bình Làm đồ hộp, xuất tười, tiêu thụ nội địa Nhóm Spanish Tán hợp Cayenne Tùy giống Có vài chồi nách Dài hẹp, thường có gai có khơng, chân màu lục đỏ Dài Màu rực rỡ Thấp hơn, hình tiểu cầu, mắt to hơn, vỏ chín có màu vàng đỏ Thịt trong, xơ, màu trắng Vị không To Chủ yếu xuất tươi, tiêu thụ nội địa Nhóm Queen Xịe tương đối rộng Thường phát triển Rất nhiều chồi nách Ngắn hẹp, nhiều gai gai cong dạng móc câu, chân màu hồng đỏ Tương đối ngắn Màu hoa cà Thấp, hình ống chóp cụt, mắt bé lồi, vỏ chín có màu vàng, thịt mờ đục, dịn, màu vàng Khơng chua Bé Xuất tươi tiêu thụ nội địa Bảng 2: Đặc điểm công nghệ số giống dứa [1,tr498] Giống dứa, nơi trồng Khối lượng Chiều cao, cm trái, g Đường kính trái, Vỏ dày, cm cm Mắt sâu, Đường kính cm lõi, cm Dứa hoa Phú Thọ 500 10 8,5 1,2 Dứa hoa Tuyên Quang 490 10,5 8,7 1 2,35 Dứa ta Hà Tĩnh 750 13 10 1,5 Dứa mật Vĩnh Phú 1300 15 11 1,5 1,5 2,6 Dứa Caien Phủ Quì 3150 24 15 0,3 4,5 Dứa Caien Phú Hộ 2050 17,5 13 0,25 2,5 Khóm Long An 900 15 10,5 - - 2,1 SVTH: Nguyễn Thị Quỳnh GVHD: ThS Trần Thế Truyền Thiết kế nhà máy chế biến rau Bảng 2.3: Thành phần hóa học số giống dứa [1,tr495] Giống dứa, nơi trồng Dứa hoa Phú Thọ Dứa hoa Tuyên Quang Dứa Victoria nhập nội Dứa Hà Tĩnh Dứa mật Vĩnh Phú Dứa Caien Phủ Quì Dứa Caien Cầu Hai Khóm Đồng Nai Khóm Long An Khóm Kiên Giang Độ khô % 18 18 17 12 11 13 13,5 15,2 14,8 13,5 Đường khử % 4,19 3,56 3,2 2,87 2,94 3,2 3,65 3,4 3,3 2,8 Saccaroza % 11,59 12,22 10,9 6,27 6,44 7,6 6,5 9,8 8,6 7,5 Độ acid % 0,51 0,57 0,5 0,63 0,56 0,49 0,49 0,31 0,37 0,34 pH 3,8 3,8 3,8 3,6 3,9 4,0 4,0 4,5 4,0 4,1 Bảng 4: Sự thay đổi thành phần hóa học dứa Phú Thọ theo tháng thu hoạch Tháng thu hoạch 10 11 12 Độ acid % 0,9 0,87 0,75 0,75 0,7 0,78 0,7 0,8 0,72 0,72 0,9 0,95 SVTH: Nguyễn Thị Quỳnh Acid hữu tự % 0,71 0,74 0,62 0,67 0,58 0,56 0,6 0,6 0,5 0,5 0,7 0,75 Đường tổng số % 13,5 12,7 14,8 17,9 19,5 18,1 17,5 16,7 18,4 18,5 17,2 13 Độ khô % Vitamin C mg % Chỉ số đường/acid 23,7 22 21,4 19,6 21,2 20,5 19,3 18 21,4 20,8 22,1 23,5 51 50 42,7 35,5 28,2 33,3 40 29,5 44,9 52,5 42,1 37,6 15 14,6 19,7 23,8 27,8 25,8 25 23 25,5 25,7 19,1 12,6 GVHD: ThS Trần Thế Truyền Thiết kế nhà máy chế biến rau Bảng 5: Sự thay đổi thành phần hóa học dứa Victoria theo độ chín Chỉ tiêu Độ chín Chín tới 15,1 11,2 3,3 7,9 1,6 0,1 0,1 0,52 0,39 240 50 20 Ương 13 10 2,4 7,6 1,8 0,13 0,12 0,48 0,48 250 45 26 Độ khô, % Đường tổng số, % Đường khử, % Saccaroza, % Cellulose, % Pectin hòa tan, % Protopectin, % Độ acid, % Độ tro, % Hàm lượng K, mg% Hàm lượng P, mg% Hàm lượng Ca, mg% Chín 17 14,1 3,2 10,9 1,6 0,08 0,1 0,5 0,37 230 48 18 Bảng 2.6: Chất lượng đường Saccaroza theo TCVN 1696 – 75 [14, tr7] Chỉ tiêu Đường kính loại I (%) Đường kính loại II (%) Hàm lượng Saccaroza Độ ẩm Hàm lượng chất khử Hàm lượng tro  99,65  99,45  0,07  0,12  0,15  0,17  0,1  0,15 Bảng 7: Chỉ tiêu cảm quan acid citric ( Theo TCVN 5516-1991) [3, tr8] Tên tiêu Hình dạng màu sắc Vị Mùi Cấu trúc Tạp chất học SVTH: Nguyễn Thị Quỳnh Yêu cầu Các tinh thể khơng màu hay bột trắng khơng vón cục Đối với acid citric hạng chopheps có ánh vàng,dung dịch acid citric nước cất có nồng độ khối lượng 20 g/l phải suốt Chua, khơng có vị lạ Dung dịch acid nước cất nồng độ 20 g/l khơng có mùi Rời khơ Cho phép: Độ tro không 0,5 % Acid sunfric tự không 0,05 % GVHD: ThS Trần Thế Truyền Thiết kế nhà máy chế biến rau Bảng – Tiêu chuẩn nước dùng công nghiệp thực phẩm [38] Các tiêu Chỉ tiêu cảm quan Màu sắc Mùi vị Độ đục Thành phẩn vô pH Tổng chất rắn hòa tan Độ cứng Hàm lượng Chlorua Hàm lượng Sulphate Hàm lượng Natri Hàm lượng Nitrat Hàm lượng oxy hòa tan (tính theo oxy) - Hàm lượng Kẽm - Hàm lượng Amoniac - Hàm lượng Đồng - Hàm lượng Nitrit - Hàm lượng Bari - Hàm lượng Florua - Hàm lượng Mangan - Hàm lượng tổng số Sắt ( Fe2+ Fe3+) - Hàm lượng Nhôm - Hàm lượng Bo - Hàm lượng Chì - Hàm lượng Asen - Hàm lượng thủy ngân Chỉ tiêu vi sinh - Coliform tổng số - E.coli Coliform chịu nhiệt - SVTH: Nguyễn Thị Quỳnh Nước rửa nguyên liệu (Giới hạn tối đa cho phép) Nước trộn thực phẩm (Giới hạn tối đa cho phép) 15mg/l Pt Không có mùi vị lạ NTU 15 TCU Khơng có mùi vị lạ NTU – 8,5 1000 mg/l 300 mg/l 250 mg/l 10 mg/l 6mg/l 6,5 – 8,5 1000 mg/l 300 mg/l 250 mg/l 250 mg/l 200 mg/l 50 mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l 0,7 – 1,5 mg/l 0,5 mg/l 0,5 mg/l mg/l 1,5 mg/l mg/l mg/l 0,7 mg/l 0,7 – 1,5mg/l 0,5 mg/l 0,5 mg/l 0,5 mg/l 0,01mg/l 0,01 mg/l 0,001 mg/l 0,5 mg/l 0,3 mg/l 0,01 mg/l 0,01 mg/l 0,001 mg/l 50 vi khuẩn/100ml vi khuẩn/100ml vi khuẩn/100ml vi khuẩn/100ml GVHD: ThS Trần Thế Truyền Thiết kế nhà máy chế biến rau Bảng 11: Chỉ tiêu hóa lý sản phẩm ( theo TCVN 6299 : 1997 necta quả) Chỉ tiêu Hàm lượng chất khô Hàm lượng kim loại nặng Sn Pb Zn Cu Asen Fe Tổng hàm lượng Cu, Fe, Zn SO2 Yêu cầu 16 – 18 % không lớn 200ppm 0,3ppm 5ppm 5ppm 0,2ppm 15ppm 20ppm 10ppm Bảng 12: Chỉ tiêu cảm quan sản phẩm (TCVN 4041 – 85) Chỉ tiêu Yêu cầu Trạng thái Thể lỏng vừa phải, đục, mịn, đồng Nước không lẫn mảnh cuống, vỏ tạp chất khác Nếu để lâu cho phép bột thịt lắng xuống bao bì, song lắc mạnh phân tán đều, khơng vón cục Có màu tự nhiên giống màu Màu sắc Mùi vị Tạp chất lạ SVTH: Nguyễn Thị Quỳnh Có mùi thơm vị chua tự nhiên khơng có mùi lạ Khơng có GVHD: ThS Trần Thế Truyền Thiết kế nhà máy chế biến rau PHỤ LỤC Tiêu chuẩn lựa chọn dứa Queen: - Độ khô thịt = 10 ˚Bx, chọn chín từ hàng mắt đến 2/3 vỏ có màu vàng - Dứa chia thành loại: Loại 1: = 700 gam / Loại 2: 500 – 699 gam / Loại 3: < 500 gam / - Đường sacaroza phải tinh khiết, khô, không vón cục, thuộc đường loại theo TCVN - Axit xitric axit dùng chế biến thực phẩm, màu trắng, khô, không lẫn tạp chất, độ tinh khiết > 98 % - Nước phải suốt, đảm bảo tiêu chuẩn vệ sinh (khơng có vi sinh vật gây bệnh, trực khuẩn E.coli khơng q tế bào / lít, vi sinh vật khơng q 10 tế bào / lít), nước khơng có kim loại nặng, nước mềm, có pH = 7,0 – 7,5 - Bao bì: thường dùng bao bì hộp sắt tráng vecni lọ thủy tinh Bao bì nắp phải đảm bảo vệ sinh, nguyên liệu, kín khít [4, tr58-59] - Bảo quản tạm: bảo quản kho nguyên liệu nhiệt độ phòng SVTH: Nguyễn Thị Quỳnh GVHD: ThS Trần Thế Truyền Thiết kế nhà máy chế biến rau PHỤ LỤC ❖ Cơng thức tính chiều cao, thể tích đường kính thùng phối chế: Ta có: V = Vt + 2.Vc Với: + V thể tích tank chứa + Vt:thể tích phần hình trụ + Vc thể tích chỏm cầu Chọn: H = 1,3D, h = 0,3D Ta có: V = D H [12, tr 96] Từ ta tính được: Vt = Vc =  h.(h + 3r ) =  π.D H 3,14.D 1,3D = = 1,021D 4  0,3D (0,3D) + 3( D / 2) 6 3,14.0,3D = (0,09 D + 0,75 D ) = 0,13188 D  V = Vt + 2.Vc = (1,021 + 2.0,13188) D = 1,285.D ❖ Thể tích thùng chờ rót tính theo cơng thức: + Thể tích phần thân trụ:  * D2 * H Vtr = Chọn H = 1,3D ( m ) Vtr =  * D * H  * D *1,3D = = 1,021D 4 + Thể tích phần chỏm cầu: Vc =  * h * (h + 3r ) Chọn h = 0,3D Vc =  * 0,3D * [(0,3D ) + * ( D ) ] = 0,132D3 ❖ Công thức tính thể tích bunke chứa đường: Thể tích bunke chứa: V = VT + VN = m (m3)   Trong đó: V: thể tích bunke, m3 VT: thể tích phần hình trụ, m3 SVTH: Nguyễn Thị Quỳnh GVHD: ThS Trần Thế Truyền Thiết kế nhà máy chế biến rau VN: thể tích phần hình nón, m3 m: khối lượng nguyên liệu cần xử lý, kg  : khối lượng riêng nguyên liệu, kg/m3 − Thể tích phần hình nón:  D2 d d  D   (m3) VN =   h1  + + 2   Với: Mà Vậy d đường kính ống tháo liệu D−d h1 =  tg (m) ( )   VN =     D − d  tg  (m3)  24  D2  h2 (m Chọn: Đường kính ống tháo liệu: d = 0,2 m Chiều cao ống tháo liệu: h0= 0,3 m −Thể tích phần hình trụ: VT =   Chiều cao phần trụ: h2 = D ❖ Cơng thức tính suất cho nồi trùng dây chuyền sản xuất dứa khoanh nước đường Năng suất nồi : M = n  60 (hộp/h) T Trong đó: n: số hộp nồi trùng T: thời gian chu kỳ làm việc n = 0,785  d1 d2 a zk Với: d1: đường kính giỏ, d1 = 1400 (mm) d2: đường kính ngồi hộp, d2 = 102,3 (mm) a: số lớp hộp xếp giỏ < chiều cao giỏ h1: chiều cao giỏ, h1 = 1500 (mm) h2: chiều cao hộp, h2 = 81 (mm) a= h1 1500 = = 18,5(lớp) h2 81 Do để đảm bảo cho q trình trùng nồi trùng chọn 15 (lớp) SVTH: Nguyễn Thị Quỳnh GVHD: ThS Trần Thế Truyền Thiết kế nhà máy chế biến rau k: hệ số xếp giỏ, k = 0,65  0,9 Chọn k = 0,8 z: số giỏ, z = n = 0,785  1400  15  0,8  = 1764,2 (hộp) 102,32 Chọn 1765 hộp Nồi trùng theo công thức: 10−15−15 100 [Mục 2.3.2.2] Thời gian nâng nhiệt A: 10 phút Thời gian giữ nhiệt B: 15 phút Thời gian hạ nhiệt: 15 phút Chu kỳ trùng: T = T1 + A + B + T2 T1, T2: thời gian đưa giỏ vào lấy giỏ (phút) T1 = T2 = (phút) A = 10 (phút), B = 15 (phút) T = + 10 + 15 + = 35 (phút) ❖ Cơng thức tính suất cho thiết bị trùng dây chuyền sản xuất necta xoài: n  60 Năng suất thiết bị trùng: Q = hộp/h T Trong đó: Số hộp nồi: n = 0,785  n: Số hộp nồi T: Thời gian chu kì làm việc d1 d2  a  z  k hộp d1: Đường kính giỏ (m) d2: Đường kính ngồi hộp No13 (m): d2 = 102,3 mm a: Số lớp đồ hộp giỏ, a phải số nguyên bằng: a  Với h1: Chiều cao giỏ (m) h2: Chiều cao hộp h2 = 123 mm = 0,123 m a 1,5 = 12,2 Vậy a = 12 0,123 z: Số giỏ trùng xếp thiết bị Ta chọn z = k: Hệ số xếp đầy giỏ, k = 0,65 ÷ 0,9 Ta chọn k = 0,85 Thay số vào ta tính số hộp nồi : SVTH: Nguyễn Thị Quỳnh GVHD: ThS Trần Thế Truyền h1 h2 Thiết kế nhà máy chế biến rau n = 0,785  d1 d2  a  z  k = 0,785 x 1,42/0,10232 x 12 x x 0,85 = 1499,6 hộp/nồi Ta chọn 1500 hộp/nồi Thời gian chu kì làm việc: T 10 ' − 15' − 10 ' 100 C T tính sau: T = T1 + A + B + C + T Trong đó: T1,T2: Thời gian đưa giỏ vào tháo giỏ khỏi nồi T1 + T2 = 10 phút A: Thời gian nâng nhiệt, A = 10 phút B: Thời gian giữ nhiệt, B = 15 phút C: Thời gian hạ nhiệt, C = 10 phút Vậy: T = 10 + 10 + 15 + 10 = 45 phút Công thức trùng: SVTH: Nguyễn Thị Quỳnh GVHD: ThS Trần Thế Truyền Thiết kế nhà máy chế biến rau PHỤ LỤC ❖ Cơng thức tính nhiệt cho q trình sản xuất dứa khoanh nước đường Lượng nước cần dùng thiết bị nấu tính theo cơng thức: D= Với: G  C  (t2 - t1 ) + Qm (kg/h) [6]  -c   (6.7) G khối lượng nguyên liệu cần nấu (kg/h) C nhiệt dung riêng nguyên liệu (kcal/kg.độ) t1, t2 nhiệt độ đầu cuối nguyên liệu (ºC) Qm nhiệt tổn thất môi trường xung quanh (kcal/h) λ nhiệt lượng riêng nước (kcal/kg) θ nhiệt độ nước ngưng (ºC) c nhiệt dung riêng nước ngưng (kcal/kg.độ) Ta có: * Hơi nước: chọn áp suất làm việc tối đa thiết bị nhiệt nhà máy 0,4 MPa = 4,08 at - Nhiệt độ: 142,9ºC, giả sử tổn thất đường ống 1oC nên nhiệt độ nước vào thiết bị 141,9ºC - Nhiệt lượng riêng: λ = 654,9 (kcal/kg) * Nước ngưng: - Nhiệt độ: θ = 142,9 oC - Nhiệt dung riêng: c = 1,023 (kcal/kg.ºC) * Nhiệt tổn thất môi trường xung quanh: Qm = 0,1 x Qhơi = 0,1 x D x λ (kcal/h) [13] Vậy D t = G  C  (t2 - t1 ) G  C  (t2 - t1 ) G  C  (t2 - t1 ) = = (kg/h) (6.8) 0,9  654,9-1,023  141,9 0,9   -c   444, 25 Năng suất công đoạn: 7487,52 kg/ca Lượng nhiệt cần thiết để nâng nhiệt độ dịch rót hộp từ 50ºC lên 95ºC là: Qrnd = Gnd x Cnd x (t2 - t1) [12,tr11] (6.9) Với : t1 nhiệt độ dung dịch rót hộp vào: t1 = 50 C t2 nhiệt độ dung dịch rót hộp ra: t2 = 950C Gnd khối lượng dung dịch rót hộp dứa khoanh : Gnd = 7487,52 (kg/ca) Cnd nhiệt dung riêng dung dịch rót hộp dứa Cnd = 4190 – (2514 - 7,542  t)  x , (J/kg.độ) [9, tr153] (Với, t: Nhiệt độ dung dịch C; x: nồng độ phần khối lượng dung dịch) Nhiệt lượng để nâng nhiệt từ 30 – 800C : SVTH: Nguyễn Thị Quỳnh GVHD: ThS Trần Thế Truyền Thiết kế nhà máy chế biến rau Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 Tính Q1: nhiệt lượng đun nóng thiết bị Q1 = m1c1(t2–t1) + m2c2(t2–t0) [6] Trong : m1: khối lượng nồi, m1= 100 (kg) m2: khối lượng chân đế, m2= 320 (kg) c1,c2: nhiệt dung riêng thép hàn nồi, c1 = c2 = 0,482 (kcal/kg.độ) t1,t2 : nhiệt độ thành nồi, chân đế, t1= 140ºC, t2= 75ºC t0: nhiệt độ ban đầu thiết bị, t0 = 30ºC Q1= 100 × 0,482 × (140–30) + 320 × 0,482 × (75–30) = 12243 (kJ) Tính Q2: nhiệt để đun nóng dịch đường Dịch đường 70% tương ứng với tỉ trọng 1,349 (kg/lít) [16-tr59] (6.) Q2 = m2.c2.(t2–t0) [12, tr11] Trong đó: m2 = 1500 × 1,349 = 2023,5 (kg) c2 = (6.) 100 − 0,66  70  4,1868 = 2,25 (kJ/kg.độ) 100 t2= 80 0C, t0= 30 0C Q2 = 2023,5 × 2,25 × (80–30) = 227644 (kJ) Tính Q3 : nhiệt mát bay nước Q3 = w × r [6] Nhiệt độ trung bình bay nước: (6.) 80 + 30 = 550 C r: ẩn nhiệt nước 550C, r= 2422,85 (kJ), [9-tr254] w: lượng nước bốc trình đun nóng : w = k × F × T × (p–p’×φ) [6] (6.4) k: hệ số bốc phụ thuộc tốc độ chuyển động khơng khí xung quanh tính chất vật lý chất lỏng, với tốc độ khơng khí v = 0,5 m/s k = 0,036 Ttb=   D 3,14  12 = = 0,785 (m3) F : diện tích bốc : F= 4 T= , p= 135 mmHg, p’=33 mmHg (Với p: áp suất riêng phần nước bão hịa nhiệt độ trung bình trình bay hơi, ttb=550C, p’: áp suất khơng khí nhiệt độ mơi trường xung quanh) φ: độ ẩm tương đối khơng khí: φ= 80% SVTH: Nguyễn Thị Quỳnh GVHD: ThS Trần Thế Truyền Thiết kế nhà máy chế biến rau => w = 0,036 × 0,785 × × (135–0,8×33) = 1,02 (kg) Q3 = 2422,85 ì 1,02 = 2471,31 (kJ) ã Thi gian nâng nhiệt: T= Q2 + Q3 x 1000 [6] 1,5  K  F  t (6.5) Trong : F : bề mặt đốt nóng, F = 1m2 K hệ số truyền nhiệt vỏ thiết bị cho dịch đường, K = 450 (w/m2) 1,5: hệ số cho khuấy trộn t0 = 82,50C T= 227644 + 2471,31 x 1000 = 4132,26 (s) 1,5  450   82,5 Tính Q4 : nhiệt tổn thất mơi trường xung quanh Q4 = α × F × T × (T4–T0) [13] (6.6) Trong : F : diện tích xung quanh thiết bị, nồi vỏ hình trụ có Ф = 1m, H= 2,5m F= 3,14 × Ф × H = 3,14 × 12 × 2,5= 8,75 (m2) α : hệ số tỏa nhiệt môi trường xung quanh: α = 9,3 + 0,058 × tt2 = 9,3+ 0,058 × 140 = 17,42 (w/m2.0C) T = 10 phút = h T4: nhiệt độ thành thiết bị, T4= 1400C T0: nhiệt độ môi trường, T0= 300C Q4 = 17,42 × 8,75 × × (140–30) = 2794,46 (kJ) Nhiệt lượng tiêu tốn cho giai đoạn nâng nhiệt: Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6 + Q7 Trong đó: + Q1: Nhiệt lượng đun nóng thiết bị + Q2: Nhiệt lượng đun nóng giỏ + Q3: Nhiệt lượng đun nóng bao bì sắt tây + Q4: Nhiệt lượng đun nóng sản phẩm đồ hộp + Q5: Nhiệt lượng đun nóng nước thiết bị + Q6: Nhiệt lượng mát tỏa nhiệt môi trường SVTH: Nguyễn Thị Quỳnh GVHD: ThS Trần Thế Truyền Thiết kế nhà máy chế biến rau a Tính Q1: Nhiệt lượng đun nóng thiết bị: [12, trang 11] Q1 = G1 x C1 (tc - t1) Với: G1: Khối lượng thiết bị G1 =  x  x  ( D x h + R2) Trong đó: +  : Bề dày thiết bị,  +  = (mm) : Khối lượng riêng thép,  = 7850 (kg/m3) + D: Dường kính thiết bị, D = 1500 (mm) + R: Bán kính thiết bị, R = 750 (mm) + h: Chiều cao thiết bị, h = 2000 (mm) + C1: Tỷ lệ nhiệt thép, C1 = 0,482 (kJ/kg độ) + tc: Nhiệt độ trình nâng nhiệt lấy nhiệt độ trùng, t2 = 1000C + t1: Nhiệt độ ban đầu thiết bị, t1 = 280C => G1 = x 10-3 x 7850 x 3,14 x ( 1,5 x + 0,752 ) = 439,06 (kg) Q1 = 439,06 x 0,482 x ( 100 - 28 ) = 15237,138 (kJ) b Tính Q2: Nhiệt lượng đun nóng giỏ [12, trang 11] Q2 = G2 x C2 (tc - t2) Với G2: Khối lượng giỏ có đục lổ 60% G2 = 0,4x  x  x  ( D x h + R2) Trong đó: +  : Bề dày,  = (mm) +  : Khối lượng riêng thép,  = 7850 (kg/m3) + D: Dường kính giỏ, D = 1400 (mm) + R: Bán kính giỏ, R = 700 (mm) + h: Chiều cao giỏ, h = 1500 (mm) + C2: Tỷ lệ nhiệt thép, C2 = 0,482 (kJ/kg độ) + tc: Nhiệt độ trình nâng nhiệt lấy nhiệt độ trùng, t2 = 1000C + t1: Nhiệt độ ban đầu thiết bị, t1 = 280C => G2 = 0,4 x x 10-3 x 7850 x 3,14 x ( 1,4 x 1,5 + 0,72 ) = 76,61 (kg) Q2 = 76,61 x 0,482 x ( 100 - 28 ) = 2658,67 (kJ) c Tính Q3: Nhiệt đun nóng bao bì sắt tây: [12, trang 11] Q3 = G3 x C3 (tc - t3) SVTH: Nguyễn Thị Quỳnh GVHD: ThS Trần Thế Truyền Thiết kế nhà máy chế biến rau Với số hộp chứa nồi trùng 3026 hộp/h [mục 5.1.12] + G3: Khối lượng vỏ bao bì G3 = 3026 x 0,12 = 363,12 (kg) + C3: Tỷ lệ nhiệt bao bì sắt tây, C3 = 0,528 (kJ/kg độ) + tc: Nhiệt độ trình nâng nhiệt lấy nhiệt độ trùng, t2 = 1000C + t3: Nhiệt độ ban đầu của hộp sắt tây lấy nhiệt độ sản phẩm sau rót hộp nhiệt độ 350C Q3 = 363,12 x 0,528 x ( 100 - 35 ) = 12462,278 (kJ) d Tính Q4: Nhiệt lượng đun sản phẩm: [12, trang 11] Q4 = G4 x C4 (tc - t4) Trong đó: G4: Khối lượng sản phẩm có giỏ, G4 = 0,5 x 3026 = 1513 (kg) C4: Nhiệt dung riêng sản phẩm, C4 = 3,56 (kJ/kg độ) Q4 = 1513 x 3,56 x ( 100 - 35 ) =350108,2 (kJ) e Tính Q5: Nhiệt lượng đun nước nồi: [12, trang 11] Q5 = G5 x C5 (tc - t5) Trong đó: + G5: Khối lượng nước nồi G5 = (V2 - V1) x  Với: + V2: Thể tích nồi  D h Bxh V2 = = = 4 3,14  1,5  = 3,5325 (m3) + V1: Thể tích giỏ  D h Bh V1 = = = 4 3,14  (1,4)  1,5 = 2,308 (m3) +  : Khối lượng riêng nước,  = 1000 (kg/m3) G5 = (3,5325 - 2,308) x 1000 = 1224,5 (kg) Q5 = G5 x C5 x (100 - 25) = 1224,5 x 75 = 91837,5 (kJ) g Tính Q6: Nhiệt lượng tổn thất ngồi mơi trường: [13, trang 269] Q6 = F x T x  x (tcm - tk) Trong đó: F: Diện tích tồn phần nồi F =  x D x H = 3,14 x 1,5 x = 9,42 (m2) T: Thời gian nâng nhiệt: SVTH: Nguyễn Thị Quỳnh GVHD: ThS Trần Thế Truyền Thiết kế nhà máy chế biến rau T= (giờ) 10 = 60 tcm :Nhiệt độ trung bình vỏ thiết bị, tcm = 800C tk: Nhiệt độ môi trường, tk = 280C  : Hệ số toả nhiệt môi trường xung quanh  = 9,3 + 0,058 x 80 = 13,94 (W/m2.0C) Q6 = 9,42 x x 13,94 x (80 – 28) = 1138,1 (kJ) Nhiệt tổn thất môi trường xung quanh: [13, tr 269] Q7 = F x  x T(tcm - tk) Trong đó: F: Diện tích nồi trùng F =  x D2 x h = 3,14 x 1,5 x = 9,42 (m2) T: Thời gian giữ nhiệt, T = 15 phút =  h : Hệ số toả nhiệt môi trường xung quanh  = 14,5 (W/m2.0C) tcm: Nhiệt độ trung bình vỏ thiết bị, tcm = 800C tk: Nhiệt độ môi trường 280C Q7 = 9,42 x x 14,5 x (80 – 28) = 1775,7 (kJ) Chi phí cho trình giữ nhiệt cho mẻ: Db = 1775,7 Q7 = = 0,82 (kg) 2730 − 558,9 2730 − 558,9 Cường độ tiêu tốn hơi: D2 = D = 0,82 = 3,28 (kg/h) T ❖ Công thức tính nhiệt cho q trình sản cuất necta xồi Cơng thức tính q trình trùng: Trong q trình trùng, cần chi phí nhiệt cho giai đoạn đun nóng giai đoạn giữ nhiệt độ trùng không đổi a Giai đoạn nâng nhiệt: Nhiệt lượng tiêu tốn cho giai đoạn nâng nhiệt: Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6 + Q7 Trong đó: Q1: Nhiệt lượng đun nóng thiết bị Q2: Nhiệt lượng đun nóng giỏ SVTH: Nguyễn Thị Quỳnh GVHD: ThS Trần Thế Truyền Thiết kế nhà máy chế biến rau Q3: Nhiệt lượng đun nóng bao bì sắt tây Q4: Nhiệt lượng đun nóng sản phẩm đồ hộp Q5: Nhiệt lượng đun nóng nước thiết bị Q6: Nhiệt lượng tổn thất môi trường xung quanh Q7: Tổn thất nhiệt nóng ngồi ●Tính Q1: Q1 = G1 × C1(tc - t1) [12,tr11] Trong đó: G1:Khối lượng thiết bị (kg) C1: Nhiệt dung thép, C1= 0,482 KJ/kgđộ tc: Nhiệt độ cuối trình nâng nhiệt, lấy nhiệt độ trùng: 100oC t1: Nhiệt độ ban đầu thiết bị, t1 = 28oC G1 = δ × ρ × (π × D × h + π × R2) δ:Bề dày thiết bị, δ = 4mm ρ:Khối lượng riêng thép, ρ = 7850 kg/m3 D:Đường kính thiết bị, D = 1500mm R:Bán kính thiết bị, R = 750mm h:Chiều cao thiết bị, h = 2000mm Thay số vào ta tính được: G1 = 0,004 × 7850 × 3,14 × (1,5 × + 0,752) = 351,25 kg Vậy: Q1 = 351,25 × 0,482 × (100 - 28) = 12189,78 KJ ●Tính Q2: Q2 = G × C2(tc - t2) [12,tr11] Trong đó: G2:Khối lượng giỏ trùng có đục lỗ 60% C2: Nhiệt dung thép C2 = 0,482 KJ/kgđộ G2 =40% × δ × ρ × (π × Dg × h + π × Rg2) δ: Bề dày giỏ, δ = 3mm ρ: Khối lượng riêng thép, ρ = 7850 kg/m3 Dg: Đường kính giỏ, Dg = 1400mm Rg:Bán kính giỏ, Rg = 700mm h: Chiều cao giỏ, h = 1200mm Thay số vào ta tính được: G2 = 0,4 × 0,003 × 7850 × 3,14 × (1,4 × 1,2 + 0,72) = 64,19 kg Vậy: Q2 = 64,19 × 0,482 × (100 - 28) = 2227,65 KJ ●Tính Q3: Q3 = G3 × C3(tc - t3) [12,tr11] Trong đó: G3: khối lượng hộp sắt tây, G3 = 2000 × 0,13 = 260 kg Với 2000: lượng hộp giỏ 0,13: trọng lượng trung bình hộp SVTH: Nguyễn Thị Quỳnh GVHD: ThS Trần Thế Truyền Thiết kế nhà máy chế biến rau C3: nhiệt dung sắt tây, C3 = 0,528 KJ/kgđộ tc: nhiệt độ ban đầu hộp sắt tây nhiệt độ sản phẩm, tc= 40oC Vậy: Q3 = 260 × 0,528 × (100 - 40) = 8236,8 KJ ●Tính Q4: Q4 = G4 × C4(tc - t4) [12,tr11] Trong đó: G4: khối lượng sản phẩm có giỏ, G4 = 2000 × 0,85 = 1700 kg ▪ 2000: lượng hộp giỏ ▪ C4: nhiệt dung sản phẩm, C4 = KJ/kgđộ ▪ tc: nhiệt độ ban đầu sản phẩm, tc = 40oC Vậy: Q4 = 1700 × × (100 - 40) = 102000 KJ ●Tính Q5: Q5 = G5 × C5(tc - t5) [12, tr11] Trong đó: G5: khối lượng nước nồi tính sau: G5 = (V2 - V1) × ω   d  h 3,14  1,4  1,2 = = 1,85 m3 V1: thể tích giỏ V1= 4   D  h 3,14  1,5  = = 3,53 m3 V2: thể tích nồi: V1= 4 ω: khối lượng riêng nước, ω = 1000 kg/m3 Suy ra: G5 = (3,53 – 1,85) × 1000 = 1680 kg Vậy: Q5 = 1680 × × (100 - 25) = 126000 KJ ●Tính Q6: Q6 = F × T × α × (tcm-tk) [13,tr11] Trong đó: F: diện tích tồn nồi, F = л × D × H = 3,14 × 1,5 × = 9,42 m2 T: thời gian nâng nhiệt, T = 10 phút = 0,167 α: hệ số toả nhiệt môi trường xung quanh tcm: nhiệt độ trung bình vỏ ngồi thiết bị, t cm = 100 + 29 = 64,5 oC tk: nhiệt độ mơi trường, 29oC α = 9,3 + 0,058 × (64,5 - 29) = 19,15 KCal/m2 Vây: Q6 = 9,42 × 0,167 × 19,15 × (64,5 - 29) × 4,19 = 4481,04 KJ ●Tính Q7: Q7 = W × r [13] r: ẩn nhiệt hoá nước nhiệt độ trung bình ttb ttb = (96 + 29)/2 = 62,5oC Với 96oC: nhiệt độ nước bắt đầu bay Tra bảng ta có r = 561,8 KCal/kgđộ W: lượng ẩm bốc từ nồi W = K × F × T × (p - p' × ω) SVTH: Nguyễn Thị Quỳnh GVHD: ThS Trần Thế Truyền Thiết kế nhà máy chế biến rau K: hệ số bốc Với V = 0,5 m/s K = 0,036 3,14  1,5 F: diện tích bốc hơi: F = = 1,77 m2 p: áp suất riêng phần nước bão hồ nhiệt độ trung bình trình bay ttb = 62,5oC =>p = 163,77 mmHg ω: độ ẩm tương đối khơng khí: 70% p': áp suất khơng khí nhiệt độ môi trường xung quanh 30,043 mmHg Suy ra: W = 0,036 × 1,77 × 0,167 × (163,77 - 30,043 × 0,7) = 1,52 kg Vậy: Q7 = 561,8 × 1,52 × 4,19 = 3577,99 KJ Trong q trình giữ nhiệt, nhiệt độ khơng đổi, chi phí nhiệt lượng nhiệt cần bù đắp vào lượng nhiệt mát nước bốc bề mặt tổn thất môi trường xung quanh ● Lượng nhiệt tổn thất mơi trường xung quanh: Q8 = F × T × α × (tcm - tk) [13, tr296] Thời gian giữ nhiệt T = 15 phút = 0,25 tcm: nhiệt độ trung bình vỏ thiết bị, tcm = 100oC α = 9,3 + 0,058 × (100 - 29) = 13,418 KCal/m2 Q8 = 9,42 × 0,25 × 13,418 × (100 - 29) × 4,19 = 9400,50 KJ ● Nhiệt cung cấp cho nước bay hơi: Q9 = W × r [13,tr296] r: ẩn nhiệt hoá 100oC, r = 539 KCal/kgđộ W: lượng ẩm bốc từ nồi W = K × F × T × (p - p' × ω) p: áp suất nước bão hồ nhiệt độ bay q trình bay hơi, p=760mmHg Thế số vào ta tính được: W = 0,036 × 1,77 × 0,25 × (760 - 30,043 × 0,7) = 11,77 kg Vậy: Q9 = 11,77 × 539 × 4,19 = 26581,49 KJ ♦ Lượng tiêu tốn cho trình giữ nhiệt: D2 = D2 = Vậy: Q8 + Q9 Kg [12,tr298] ihn − inn 9400,50 + 26581,49 = 15,92 kg (639,3 − 100)  4,19 ● Cường độ nước tiêu tốn giai đoạn giữ nhiệt: Dh = D2 15,92 = = 63,68 (kg/h) T 0,25 c Nhiệt nước ngưng mang ra: SVTH: Nguyễn Thị Quỳnh GVHD: ThS Trần Thế Truyền Thiết kế nhà máy chế biến rau Q10 = Do × i Trong đó: Do = D1 + D2 = 479,72 + 15,92 = 495,64 kg i: hàm nhiệt nước ngưng 100oC, i = 100 KCal/kg Vậy: Q10 = 495,64 × 100 × 4,19 = 207673,37 KJ SVTH: Nguyễn Thị Quỳnh GVHD: ThS Trần Thế Truyền ... 28 ,2 33,3 40 29 ,5 44,9 52, 5 42, 1 37,6 15 14,6 19,7 23 ,8 27 ,8 25 ,8 25 23 25 ,5 25 ,7 19,1 12, 6 GVHD: ThS Trần Thế Truyền Thiết kế nhà máy chế biến rau Bảng 5: Sự thay đổi thành phần hóa học dứa. .. 0,75 Đường tổng số % 13,5 12, 7 14,8 17,9 19,5 18,1 17,5 16,7 18,4 18,5 17 ,2 13 Độ khô % Vitamin C mg % Chỉ số đường/ acid 23 ,7 22 21 ,4 19,6 21 ,2 20,5 19,3 18 21 ,4 20 ,8 22 ,1 23 ,5 51 50 42, 7 35,5 28 ,2. .. Thế Truyền Thiết kế nhà máy chế biến rau PHỤ LỤC ❖ Cơng thức tính nhiệt cho trình sản xuất dứa khoanh nước đường Lượng nước cần dùng thiết bị nấu tính theo cơng thức: D= Với: G  C  (t2 - t1 )