Thiết kế phân xưởng sản xuất chè đen theo phương pháp CTC với năng suất 200 kg sản phẩm giờ.

T RƯỜNG ĐẠI HỌC NƠNG LÂM HUẾ KHOA CƠ KHÍ – CÔNG NGHỆ ********** ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ Đề tài: THIẾT KẾ PHÂN XƯỞNG SẢN XUẤT CHÈ ĐEN THEO PHƯƠNG PHÁP CTC VỚI NĂNG SUẤT 200 KG SẢN PHẨM/GIỜ Giáo viên hướng dẫn: ThS Nguyễn Quốc Sinh Sinh viên thực : Hồng Hoa Lớp : Cơng nghệ thực phẩm 40 Huế, 12/2010 TRƯỜNG ĐH NƠNG LÂM HUẾ CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CƠ KHÍ-CÔNG NGHỆ Độc lập – Tự – Hạnh phúc ***** ***** NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ - Họ tên sinh viên: Hoàng Hoa - Lớp: CNTP 40 - Ngành học: Công nghệ thực phẩm Tên đề tài: “Thiết kế phân xưởng sản xuất chè đen theo phương pháp CTC với suất 200 kg sản phẩm/ giờ.” Số liệu ban đầu: - Năng suất ban đầu: 200 kg sản phẩm/giờ - Độ ẩm đầu: 75% - Độ ẩm sau làm héo: 66% - Độ ẩm cuối cùng: 4% Nội dung phần thuyết minh tính tốn: - Lời mở đầu - Chương 1: Tổng quan nguyên liệu sản phẩm chè - Chương 2: Lựa chọn thuyết minh quy trình sản xuất - Chương 3: Cân vật chất - Chương 4: Cân nhiệt lượng - Chương 5: Tính chọn thiết bị - Kết luận - Tài liệu tham khảo Các vẽ: - vẽ mặt phân xưởng chính, khổ A1, A3 - vẽ mặt cắt, khổ A1, A3 Ngày giao nhiệm vụ: Ngày hoàn thành nhiệm vụ: Ngày bảo vệ: Thông qua môn Huế, ngày 21 tháng 12 năm 2010 TRƯỞNG BỘ MÔN GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ThS Nguyễn Quốc Sinh PHỤ LỤC HÌNH PHỤ LỤC BẢNG Bảng 1.1: Chỉ tiêu phân loại chè nguyên liệu……………………………………4 MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU Với đặc điểm khí hậu nhiệt đới gió mùa, Việt Nam mợt nước có nông nghiệp phát triển ngành trồng trọt Từ ngắn ngày lúa, ngô, sắn…đến lâu năm chè, cà phê với sản lượng hàng năm lớn Trong nơng nghiệp trồng chè xem mợt phần quan trọng, góp phần lớn việc phát triển kim ngạch xuất nhập nước ta Chè từ xa xưa thức uống phổ biến lối sống người dân Việt Nam nước khu vực châu Á, chế biến một cách truyền thống thô sơ Ngày nay, chè trở nên phổ biến nhiều nơi giới ưa cḥng lợi ích đem lại, nhiều phương pháp chế biến chè áp dụng để tạo nhiều loại chè có hương vị màu sắc khác chè đen, chè xanh, chè vàng… Với chè đen, ngày phương pháp chế biến phổ biến CTC Phương pháp cho chất lượng chè đen gần cao nhất, giữ hương vị đặc trưng mong muốn người tiêu dùng ưa cḥng Với đặc điểm giới hạn mà môn học Đồ án cho phép, em xin chọn để tài “Thiết kế phân xưởng sản xuất chè đen theo phương pháp CTC với suất 200 kg sản phẩm/ giờ.” CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM CHÈ ĐEN 1 Nguyên liệu [4], [5] 1.1.1 Đặc điểm chè Chè một loại sống xanh tươi quanh năm, sống chủ yếu vùng nhiệt đới ơn đới Cây chè có tên khoa học Camellia (thea) sinensis O.Kuntze, có nguồn gốc hay trung tâm phân tán vùng đông nam Trung Quốc – phía bắc Việt Nam Chè tḥc: Ngành: Bí tử (Angiospermae) Lớp: Song diệp tử (Dicotylednae) Bộ: Sơn trà (Theals) Họ: Trà (Theacea) Chi: Trà (Camenllia) Loài: Camellia (thea) sinensis Các giống chè Việt Nam: - Giống chè Trung Du: Là giống chè chủ lực trồng nước ta, giống trồng nhiều tỉnh Trung du miền núi thấp: Phú Thọ, Tuyên Quang, Yên Bái, Thái Nguyên Tuy nhiên giống chè không phát triển thêm diện tích mà bị thay cho sản phẩm phù hợp với thị hiếu người tiêu dùng - Giống chè Shan: Được trồng vùng thượng du, cao nguyên như: Sơn La, Lâm Đồng, Yên Bái Giống cho suất chất lượng cao không đồng khâu tuyển chọn giống chưa tốt - Giống chè Ấn Độ: Được trồng nhiều vùng Tây Nguyên, cho suất chất lượng mức - Giống chè PH1: Là giống mới, cho suất cao chất lượng thấp Giống trồng nhiều nơi, nhiên không phát triển thêm diện tích cần phải thay 1.1.2 Đặc tính thực vật chè 1.1.2.1 Thân chè Cây chè sinh trưởng điều liện tự nhiên đơn trục, nghĩa có mợt thân chính, phân cấp cành Do đặc điểm sinh trưởng hình dạng phân cành khác mà người ta chia thân chè làm ba loại: thân gỗ, thân nhỡ (thân bán gỗ) thân bụi - Thân gỗ loại hình cao, to, có thân rõ rệt, vị trí phân cành cao - Thân nhỡ hay thân bán gỗ loại hình trung gian, có thân tương đối rõ rệt, vị trí phân cành thường cao khoảng 20 – 30 cm phái cổ rễ - Đặc điểm thân bụi khơng có thân rõ rệt, tán rợng thấp, phân cành nhiều, vị trí phân cành cấp thấp gần cổ rễ Trong sản xuất thường gặp loại chè thân bụi Vì sự phân cành thân bụi khác nên tạo cho chè có dạng tán: tán đứng thẳng, tán trung gian tán ngang 1.1.2.2 Cành Cành chè mầm dinh dưỡng phát triển thành, cành chia làm nhiều đốt Chiều dài đốt biến đổi nhiều (từ 1-10 cm) giống điều kiện sinh trưởng Đốt chè dài một biểu giống chè có suất cao Từ thân chính, cành chè phân nhiều cấp: cành cấp 1, cấp 2, cấp 1.1.2.3 Lá chè Lá chè mọc cách cành, đốt có mợt Lá thường có nhiều thay đổi hình dạng tùy theo loại giống khác điều kiện ngoại cảnh khác Lá chè có gân rõ Những gân chè thường không phát triển đến tận rìa Rìa chè thường có cưa, hình dạng cưa chè khác tùy theo giống Số đôi gân một tiêu để phân biệt giống chè 1.1.2.4 Búp chè Búp chè đoạn non một cành chè Búp hình thành từ mầm dinh dưỡng, gồm có tôm (phần non đỉnh cành chưa xòe) hai ba non Búp chè trình sinh trưởng chịu sự chi phối nhiều yếu tố bên yếu tố bên Kích thước búp thay đổi tùy theo giống, loại liều lượng phân bón, khâu kỹ thuật canh tác khác đốn, hái điều kiện địa lí nơi trồng trọt 1.1.2 Đặc điểm nguyên liệu chè Trong q trình chế biến chè đen có trình lên men Ở trình hợp chất phenol thành phần tổ hợp tanin chè bị oxy hóa để tạo màu sắc đặc trưng nước pha, bên cạnh có q trình chuyển chất từ trạng thái hòa tan sang trạng thái khơng tan làm giảm mợt lượng chất hịa tan đáng kể, lượng tanin chè giảm từ 50 – 60% hàm lượng ban đầu theo kỹ thuật cổ điển 30% theo kỹ thuật Cho nên chè đen thường có vị nhạt Muốn chè đen có chất lượng cao, nguyên liệu ban đầu cần phải có hàm lượng tannin cao, hàm lượng protein trung tính Do phải tuyển chọn giống chè mợt giống chè ưu tiên dành ngun liệu hái vào vụ để sản xuất chè đen, nguyên liệu hái vào đầu vụ cuối vụ có hàm lượng tanin thấp Nguyên liệu sản xuất chè đen búp non tôm, – non hái đọt chè nảy mầm – Bảng 1.1: Chỉ tiêu phân loại chè nguyên liệu Phân loại % non Loại A >85 Loại B 75 Loại C 65 Loại D 55 % bánh tẻ % già 15 10 25 20 Hình 1.1: Búp chè tơm non 10 CHƯƠNG 5: TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ 5.1 Tính chọn thiết bị cho dây chuyền sản xuất chè đen CTC [3], [8], [9] 5.1.1 Chọn thiết bị làm héo Thiết bị làm héo một máng Máng cấu tạo phần xây với chiều cao từ sàn đến mặt lưới 0,9 m, chiều dài 34 m, chiều rộng 2,25 m Từ 1/3 máng xây vát lên từ đáy lên 30 cm, đảm bảo độ dốc lòng máng 1/60 nhằm tăng cường lưu lượng gió máng đến mức tối đa đảm bảo chè héo đồng từ đầu cuối máng Bề mặt rải chè lưới dây thép khung sắt Phần mặt lưới bao quanh xây gổ, để giữ chè máng Chè rải máng làm héo quạt gió Falcon, gió từ quạt định hướng phần ống sau quạt, đảm bảo lượng gió vào đồng tồn bợ lịng máng, quạt gió đổi chiều quay đẩy hút gió nhờ cơng tắc đổi chiều - Kích thước máng: + Chiều dài: 34 m + Chiều rộng: 2,25 m + Chiều cao: 0,9 m + Diện tích lưới héo: 2,25 x 34 = 76,5 m2 + Chiều dày lớp chè rải: 20 − 25 cm - Tổng lượng chè máng héo: ρ Q = A B h (kg) Trong đó: + A: chiều dài máng + B: chiều rộng máng + + ρ : tỷ trọng riêng chè h: chiều cao lớp chè Vậy: Q = (kg) - Thời gian làm héo: - 14 45 - Số lượng máng héo: n = = = 5,905 (máng) Trong đó: Qn suất trung bình cao nhà máy/ngày Nhà máy có suất 782,600 kg/h Thời gian làm việc phân xưởng ca, ca tiếng Suy ra, số nguyên liệu ngày 12521,600 kg/ngày Vậy số máng héo cần có máng Hình 5.1: Máng héo - Thơng số kỹ thuật quạt gió Falcon: + Cơng suất: 5,5 kW + Tốc đợ: 1000 vịng/phút + Lưu lượng gió: 42500 m3/phút + Nhiệt đợ khơng khí làm héo: 35 − 380C + Số lượng quạt: Hình 5.2: Quạt gió Falcon 46 5.1.2 Sàng xanh Sàng xanh kết cấu một thân sàng làm thép không gỉ Trên thân sàng đục lổ có đợ dốc phía đầu sàng Sàng chuyển động theo cách xốc xốc lại theo phương dọc sàng, phần chè tươi phía cuối sàng nhờ bợ phận truyền đợng lực tâm Lá chè chuyển xuống cuối sàng rơi vào máy cắt Rotoven, loại vụn nát, búp hạt chè loại tạp chất đá, cát sỏi có kích thước nhỏ 10mm lọt sàng dồn phía đầu sàng rơi ngồi, sắt thép hút vào bộ phận nam châm gắn sàng đưa - Hãng sản xuất: T & I GLOBAL LIMITE Model: kiểu chân lò xo rung - Xuất xứ: Ấn Độ - Khối lượng nguyên liệu cần sàng 782,600 kg/h - Năng suất sàng: 1200 kg chè tươi/h - Kích thước sàng: + Chiều dài: 3,54 m + Chiều rộng: 1,2 m + Chiều cao: 1,38 m + Đường kính lỗ sàng: 10 mm - Công suất động cơ: 0,75 kW/380V - Tốc độ đợng cơ: 930 vịng/phút - Số lượng sàng: n = = 0,652 - Chọn Hình 5.3: Sàng xanh 47 5.1.3 Máy nghiền Rotorvane Máy nghiền Rotorvane chế tạo vật liệu có chất lượng tốt: thùng nghiền chế tạo thép không gỉ dày, cánh nghiền thớt nghiền chế tạo thép không gỉ siêu hạng, phễu cấp liệu làm thép không gỉ, trục nghiền làm thép đúc nguyên khối Máy làm việc ổn định nhờ kết cấu siêu vững - Hãng sản xuất: T & I GLOBAL LIMITE Model: TIVANE - Xuất xứ: Ấn Độ - Năng suất máy: 1200 kg/h - Kích thước máy: + Chiều dài: 2,6 m + Chiều rộng: 0,85 m + Chiều cao: 1,2 m - Công suất động cơ: 15 kW/380V - Tốc đợ đợng cơ: 1440 vịng/phút - Đường kính trục nghiền: 0,5m - Số lượng máy n = = 0,479 - Chọn máy Hình 5.4: Máy nghiền 5.1.4 Máy cắt CTC Chọn máy CTC gồm cặp trục cắt băng tải chuyển chè vào trục cắt 48 - Hãng sản xuất: T & I GLOBAL LIMITE Model: KAIZEN NOVA K – 090 - Xuất xứ: Ấn Độ - Năng suất máy: 1500 kg /h - Kích thước máy: + Chiều dài: 10,7 m + Chiều rộng: 2,43 m + Chiều cao: 1,2 m - Đường kính trục cắt: + Đường kính ngồi: 0,33 m + Chiều dài: 0,91m + Đường kính trong: 0,27 m Tỷ số vòng quay cặp trục 1/10 Mợt trục quay 55 vịng/phút mợt trục quay 550 vịng/phút - Cơng suất đợng cơ: + Máy cắt số 1: 18,5 kW + Máy cắt số 2: 15 kW + Máy cắt số 3: 15 kW + Máy cắt số 4: 15 kW - Kích thước băng tải vận chuyển chè vào trục cắt: + Chiều dài: 2,8 m + Chiều rộng: 0,12 m + Chiều dày lớp chè băng tải: 0,75 – cm + Độ dốc băng tải: 150 + Tốc độ vận chuyển băng tải: 0,1 m/s - Số lượng máy cắt CTC: 49 Hình 5.5: Hệ thống máy cắt CTC 5.1.5 Máy vị viên Gughi Mục đích cơng đoạn tạo hình (dạng viên) cho sản phẩm đồng thời tạo điều kiện thuận lợi cho công đoạn (lên men, sấy, sàng phân loại) - Hãng sản xuất: T & I GLOBAL LIMITE - Xuất xứ: Ấn Độ - Năng suất máy: 1200kg/h - Kích thước máy: + Chiều dài: 3,96 m + Đường kính thùng quay: 1,98 m + Chiều cao: 2,6 m + Đường kính trục: 95 mm - Vật liệu chế tạo thùng quay: nhôm thép không rỉ - Động cơ: 1,5 kW - Số lượng máy: n = = 0,479 Chọn máy Hình 5.6: Máy vị viên 50 5.1.6 Máy lên men liên tục Máy lên men liên tục thiết bị lên men đại cho phép lên men không bị lầm lẫn mẻ chè trước sau lên men, khống chế thời gian, độ ẩm lên men - Hãng sản xuất: T & I GLOBAL LIMITE Model: TRINITEA SSB TTM - Xuất xứ: Ấn Độ - Năng suất máy: 1200 kg/h - Kích thước máy: + Chiều dài: 19,5 m + Chiều rộng: 2,45 m (kể hệ thống truyền động) + Chiều cao: 1,4 m - Chiều dày lớp chè băng tải lên men: 10 − 13 cm - Thời gian lên men: 40 − 120 phút - Tốc độ vận chuyển băng tải: 0,1 − 0,3 m/s - Công suất động cơ: 1,5 kW - Số lượng máy: n = = 0,477 - Chọn máy Hình 5.7: Máy lên men 5.1.7 Máy sấy - Hãng sản xuất: T & I GLOBAL LIMITE - Xuất xứ: Ấn Độ - Thông số kỹ thuật: 51 + Năng suất: 400 - 800 kg chè khô/h + Loại nhiên liệu để đốt cháy: dầu, than đá, gỗ, ga - Kích thước máy: + Chiều dài: 11,6 m + Chiều rộng: 3,6 m + Chiều cao: 3,3 m - Số lượng n = = 0,715 - Chọn máy Hình 5.8: Máy sấy 5.1.8 Sàng phân loại Sử dụng sàng rung phân loại Suprex Ấn Độ: - Năng suất sàng: 250 kg/h - Kích thước sàng: + Chiều dài: m + Chiều rộng: 1,2 m + Chiều cao: 1,2 m - Số lần dao động: 1500 − 2900 lần/phút - Vận tốc trung bình phân tử vật liệu: 0,003 m/s - Công suất động cơ: 1kW 52 Hình 5.9: Sàng phân loại 5.1.9 Máy đóng gói: - Chọn máy đóng gói tự đợng ZV 320A - Nhà cung cấp: Foshan ketian packaging Machinery Co, Ltd - Nơi sản xuất: Quảng Đông, Trung Quốc - Tốc đợ đóng gói: 120 gói/phút - Trọng lượng gói: 75 – 100 g - Kích thước: + Chiều dài: 1,2 m + Chiều rộng: 0,9 m + Chiều cao: 1,85 m - Chiều dài túi: 30 – 200 mm - Chiều rộng túi: 25 – 150 mm - Cân nặng 350 kg - Công suất động cơ: 2,2 kW 53 Hình 5.10: Máy đóng gói 5.2 Chọn thiết bị vận chuyển 5.1.1 Chọn băng tải vận chuyển chè vào sàng xanh - Kích thước băng tải: + Chiều cao nâng vật liệu: 1,38 m + Độ dốc băng tải: 300 + Chiều dài băng tải: L = Chọn m + Chiều rộng băng tải: 0,5 m - Vận tốc chuyển động băng: 0,1 m/s - Số lượng: - Công suất động cơ: kW 5.2.2 Chọn băng tải vận chuyển chè vào máy lên men liên tục - Kích thước băng tải: +Chiều cao nâng vật liệu: 1,2m + Độ dốc băng tải 250 + Chiều dài băng tải: L = = 2,84 m Chọn 3m + Chiều rộng băng tải 0,5m - Vận tốc chuyển động băng 0,1 m/s - Số lượng: 54 - Công suất động cơ: 2kW 5.2.3 Chọn băng tải vận chuyển chè vào máy sấy - Kích thước băng tải: + Chiều cao nâng vật liệu: 1m + Độ dốc băng tải: 150 + Chiều dài băng tải: L = , chọn L = m + Chiều rộng băng tải: 0,5 m - Vận tốc chuyển động băng: 0,05 m/s - Số lượng: - Công suất động cơ: kW 5.2.4 Chọn băng tải vận chuyển chè vào sàng phân loại - Kích thước băng tải: + Chiều cao nâng vật liệu: m + Độ dốc băng tải: 300 + Chiều dài băng tải: m + Chiều rộng băng tải: 0,5 m - Vận tốc chuyển động băng: 0,1 m/s - Năng suất băng tải: 350 kg/h - Số lượng: - Công suất động cơ: 0,5 kW 5.3 Nhóm thiết bị phụ * Quạt - Quạt hướng trục: dùng để điều chỉnh trạng thái khơng khí theo yêu cầu kỹ thuật Chọn 12 cho phòng sấy, công suất 0,8 kW Bảng 5.1: Danh sách thiết bị sử dụng STT TÊN THIẾT BỊ SỐ LƯỢNG KÍCH THƯỚC ( DXRXC ) m Máng làm héo 34x2,25x0,9 Sàng tơi 3,54x1,2x1,38 55 Máy nghiền Rotorvane 2,6x0,85x1,2 Máy cắt CTC 10,7x2,43x1,2 Máy vò viên Gughi 3,96x1,98x2,6 Máy lên men 19,5x2,45x1,4 Máy sấy 11,6x3,6x3,3 Sàng phân loại 3x1,2x1,2 Máy đóng gói 1,2x0,9x1,85 56 KẾT LUẬN Qua mợt thời gian tìm tịi, nghiên cứu đển hoàn thành đồ án lần “Thiết kế phân xưởng sản xuất chè đen theo phương pháp CTC với suất 200 kg sản phẩm/ giờ.” giúp em nắm kiến thức để thiết kế một phân xưởng sản xuất thực phẩm, đặc biệt phân xưởng sản xuất chè đen Giúp em hiểu rõ công nghệ sản xuất, cách lựa chọn dây chuyền tối ưu bố trí thiết bị hợp lý, đáp ứng dùng một phân xưởng sản xuất chè đen CTC Từ áp dụng mợt phần kiến thức học vào ngành nghề liên quan sau tốt nghiệp Huế, tháng 12 năm 2010 Sinh viên thực Hoàng Hoa 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO GS-TS Nguyễn Bin cợng sự, “Sổ tay q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất Tập 1”, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Hà Nội, 2004 GS-TS Nguyễn Bin cộng sự, “Sổ tay q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất Tập 2”, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Hà Nội, 2004 Tổng công ty chè Việt Nam “ Thiết bị chế biến chè, nguyên lý hoạt động, thông số điều cần chú ý sử dụng ” Tống Văn Hằng, “Cơ sở sinh hóa kỹ thuật chế biến trà”, NXB Tp Hồ Chí Minh, 1983 Ngơ Hữu Hợp, “Hóa sinh chè”, NXB Đại Học Bách Khoa, 1984 Trần Văn Phú “Tính tốn thiết kế hệ thống sấy” NXB Giáo dục, 2001 Nguyễn Quốc Sinh – “Bài giảng công nghệ chế biến cơng nghiệp” Khoa Cơ khí cơng nghệ - Trường Đại Học Nông Lâm Huế https://voer.edu.vn/m/ky-thuat-san-xuat-che-den/40fc5d44 https://www.indiamart.com/worksonindustries/tea-processingmachines.html 58 59 ... (kg/h) 20 0 0 ,2 200 146.76 0,4 0,05 146.18 0,7 146.105 0,5 51.384 0, 02 51. 127 51.117 C (kg/h) B’ (kg/h) 7 82. 600 7 82. 600 574 .29 1 571.995 571.709 20 1.066 20 0.06 20 0. 021 0 .29 4 0.587 C’ (kg/h) 1.15 2. 297... trình sấy U1 = U = 369 ,22 9 (kg/h) + G2: Lượng nguyên liệu sau khỏi máy sấy tính theo suất nhà máy: G2 = 20 1,066 (kg/h) Suy ra: Q2V = 20 1,066 3 ,25 6 21 ,3 + 369 ,22 9.4,18 .21 ,3 Q2V = 51773,109 (kJ/h)... (kJ/h) Vậy tổng nhiệt ra: Qr = Q1r + Q2r + Q3r + Qm Qr = 20 26864,343 + 26 186,836 + 618 82, 406 + 97 629 ,819 = 22 125 63,404 (kJ/h) 4.4.3 Sai số ∆Q = =0, 026 = 2, 6% ∆Q = 2, 6% < 5% nằm sai số cho phép nên