Nghiên cứu và thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến rau quả hưng yên

Ket-noi.com kho tài liệu miễn phớ Mở đầu Việt Nam nước nhiệt đới thiên nhiên ưu đãi nên rau, củ, trái vơ phong phú Do đó, ngành công nghiệp chế biến rau ngành giàu tiềm biết tận dụng thu hồi, bảo quản chế biến Trước đây, số loại rau chế biến theo công nghệ truyền thống như: muối chua, sấy khô, làm mứt, làm ô mai, bột rau Ngày nay, nhu cầu tiêu dùng ngày tăng nhanh đồng thời đòi hỏi chất lượng ngày cao, mặt hàng rau chế biến ngày đa dạng Đặc biệt sản phẩm ăn liền ngày phong phú Một phương thức chế biến sấy chân không môi trường dầu – chiên chân không Nguyên liệu sử dụng cho trình chủ yếu rau, củ, tươi giàu vitamin: cà rốt, chuối, mít, dứa, bí ngơ, xồi Phương pháp chế biến tạo sản phẩm giữ nguyên màu sắc hương vị nguyên liệu ban đầu Ngoài ra, khơng có cholesterol nên sản phẩm người tiêu dùng ưa thích Hiện Việt Nam có Cơng ty Đức Thành – Delta food, Minh Phát Bình Dương, Cơng ty An Lạc Hà Nội sản xuất sản phẩm rau chiên ăn liền chất lượng cao ưa chuộng thị trường Các sản phẩm trái nhiệt đới tìm vị trí thị trường nước mà cịn có triển vọng xuất nước ngồi Công ty TNHH VITRANIMEX thực phẩm Công ty Miền Bắc cho đời sản phẩm rau củ ăn liền chất lượng cao, tiện dụng giàu dinh dưỡng theo phương pháp chiên sấy chân khơng mơi trường dầu Mặc dù thức vào sản xuất từ tháng 12 năm 2005 sản phẩm có mặt thị trường Cơng ty bước người tiêu dùng đón nhận ưa thích Cũng số ngành chế biến nông sản khác, chế biến rau củ tươi tạo lượng chất thải không nhỏ Vấn đề ô nhiễm lớn Công ty chất thải rắn nước thải giàu chất hữu Tuy khối lượng nước thải Công ty không lớn không xử lý cách gây ô nhiễm môi trường sức khoẻ cộng đồng Hiện khơng doanh nghiệp quan tâm tới phát triển sản xuất, lợi nhuận, thiếu trách nhiệm bảo vệ môi trường sức khoẻ cộng đồng Khác với doanh nghiệp này, ban giám đốc Công ty VITRANIMEX ý thức quan tâm đến môi trường quan tâm đến sống cịn Cơng ty, đến người lao động, cộng đồng lợi ích kinh tế doanh nghiệp Lãnh đạo Công ty nhận thức rõ: Kết hợp đồng thời ba yếu tố: Kinh tế, xã hội môi trường mục tiêu phát triển sản xuất cách bền vững, trọng tâm vấn đề xử lý nước thải Đề tài “Nghiên cứu thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến rau Hưng Yên” nhằm giải vấn đề môi trường tồn góp phần hỗ trợ Cơng ty tiến tới thực ISO 14000 Công nghệ chế biến rau phương pháp chiên dầu môi trường chân không -1- Ket-noi.com kho tài liệu miễn phớ 1.1 Công nghệ chiên chân không Công nghệ sấy chân không môi trường dầu xuất từ năm 70, nhiên Việt Nam cơng nghệ cịn Hầu hết loại nông sản thực phẩm chế biến theo phương pháp Chất lượng sản phẩm sau chế biến cao, an toàn với sức khoẻ người tiêu dùng Khi chiên điều kiện chân không, nhiệt độ chiên thấp (80 - 1000C) vitamin, axit amin có nguyên liệu bị phá huỷ, thời gian chiên ngắn tăng hiệu sử dụng dầu chiên Sản phẩm sau chế biến theo phương pháp giữ nguyên màu sắc phần hương vị nguyên liệu ban đầu, độ ẩm sản phẩm thấp (< 5%) sử dụng làm sản phẩm ăn liền bữa ăn - snack Sơ đồ công nghệ (Hình 1.1) Giải trình cơng nghệ * Chuẩn bị nguyên liệu tuyển chọn: Nguyên liệu thu mua bao gồm loại rau, củ, mít, chuối, khoai lang, cà rốt phải kiểm tra thông số đầu vào: độ sạch, hàm lượng chất khô, độ đường sau tiến hành phân loại theo độ sạch, kích thước độ chín, tập kết vào vị trí qui định kho * Bóc vỏ rửa nguyên liệu: Quá trình thực máy thủ công tuỳ thuộc loại nguyên liệu nhằm loại bỏ tạp chất lạ bám vào nguyên liệu đất, cát, vi sinh vật, bụi bẩn lớp phấn phía bề mặt củ trước chế biến * Kiểm tra: Công nhân bố trí bên băng chuyền có nhiệm vụ kiểm tra lại nguyên liệu trước đưa sang công đoạn * Cắt, thái: Tuỳ loại nguyên liệu, yêu cầu thị trường công nghệ sản xuất mà tạo hình dạng khác Cà rốt, chuối, táo, bí ngơ, mướp đắng chủ yếu tạo hình dạng lát thái có độ dày khoảng 3mm Đối với khoai mơn, khoai lang, sản phẩm tạo hình hạt lựu, hình khối, hình Mít để nguyên múi Đậu đũa cắt thành đoạn có độ dài – cm Trong trình thái ảnh hưởng số yếu tố (độ sắc dao, khe hở lưỡi dao dao bị đảo) bề mặt sản phẩm xuất vết lõm (khi phóng to lên có dạng hình cưa) Chính vết tạo điểm hút dầu nguyên nhân gây gãy sản phẩm công đoạn * Chần: Trong cơng nghiệp sấy rau quả, chần có tác dụng quan trọng đình hoạt động enzim Như biết, enzim xúc tác phản ứng sinh hoá khác Hầu hết enzim có tính đặc hiệu cao Mỗi enzim xúc tác cho phản ứng hóa sinh định, nhiệt độ pH xác định Vì muốn làm vơ hoạt enzim, q trình chần phải tiến hành nhiệt độ, thời gian pH định nhằm làm đơng tụ hồn tồn protein mô rau * Làm lạnh: Sau chần, nguyên liệu làm lạnh nhằm hạ nhanh nhiệt độ, tránh màu * Sấy ngâm tẩm: Quá trình sấy ngâm tẩm thực chất trình tách nước nguyên liệu nhờ áp suất thẩm thấu dịch đường tạo góp phần giảm thời gian chiên chân khơng Q trình thực hệ thống khép kín Sấy thẩm thấu thực nhiệt độ 40 - 500C, độ đường: 70% * Tách đường: Đường sót lại bề mặt sản phẩm cháy trình chiên làm ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm phải loại bỏ trước sang công đoạn * Làm lạnh đông: Làm lạnh đơng sản phẩm có tác dụng làm cho nước nguyên liệu đóng băng trạng thái rắn trước đưa vào chiên chân khơng Q trình có tác dụng làm cho sản phẩm sau chiên xốp, dễ hút nước, bị co, vặn nên giữ nguyên hình dạng ban đầu -2- Ket-noi.com kho tài liệu miễn phớ Đây công đoạn quan trọng định đến độ xốp sản phẩm, trạng thái, màu sắc sản phẩm sau chiên Nguyên liệu Tuyển chọn Loại vỏ, loại nhân Kiểm tra Cắt, thái Chần Làm lạnh Bộ bốc Sấy ngâm tẩm Tách đường Dịch ngâm tẩm Máy lọc Lạnh đông Máy lạnh Máy lọc Chiên chân không dầu chiên Hệ thống tạo chân không Thải nước ngưng Trao đổi nhiệt Tách dầu Kiểm tra Thêm gia vị tuỳ chọn Gia vị Cân Thử nghiệm chất lượng Phân tích Đóng gói Hình 1.1 Sơ đồ cơng nghệ chiên chân không [1] -3- Nước ngưng Ket-noi.com kho tài liệu miễn phớ * Chiên chân khơng: Q trình chiên sản phẩm thực buồng chiên gồm giai đoạn chính:  Q trình nâng nhiệt: giai đoạn cấp nhiệt không đủ làm chậm trình tách nước từ nguyên liệu làm cho sản phẩm có độ xốp khơng nở, sản phẩm cứng, hấp dẫn Tuy nhiên, nhiệt độ tăng nhanh gây tượng phồng rộp bề mặt làm biến dạng sản phẩm chí gây tượng cháy sản phẩm giai đoạn sau Giai đoạn diễn khoảng – 10 phút  Q trình làm chín làm khơ sản phẩm: giai đoạn q trình bay nước sản phẩm diễn nhanh, sau chậm dần Do hàm ẩm sản phẩm chiên giảm dần Quá trình diễn khoảng 10 – 20 phút Sau chiên chân không sản phẩm tách nước đạt đến độ ẩm qui định * Cân đóng gói: Sau chiên, sản phẩm cuối đem bao gói Sản phẩm đạt yêu cầu đóng gói túi màng phức hợp PE + ALU + PP Một số yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm Để sản phẩm sau chiên đạt chất lượng cao, quy trình cơng nghệ phải kiểm sốt nhằm hạn chế yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm Cũng trình chiên thường, nhiệt độ chiên chân không ảnh hưởng định tới chất lượng sản phẩm Khi chiên nhiệt độ thường, nhiệt độ dầu chiên dao động khoảng 150 - 250oC Tuy nhiên chiên điều kiện chân không nhiệt độ dầu chiên dao động khoảng 100oC, sản phẩm thực phẩm chế biến nhiệt độ có chất lượng cao, bị tổn hao chất dinh dưỡng, giữ màu sắc phần hương vị đặc trưng Nếu nhiệt độ trình chần cao làm hồ hố ngun liệu, gây khó khăn cho q trình tách nước Quá trình sấy thẩm thấu nhiệt độ 40-500C làm tăng trình tách nước chênh lệch áp suất thẩm thấu Hiện tượng sản phẩm bị rộp lớp bề mặt thường xảy nước bay mạnh nhiệt độ cao làm hồ hoá bề mặt cản trở tách nước lớp Sản phẩm có tượng cháy bề mặt Đôi lớp sản phẩm cịn chưa chín dễ vỡ Nếu chín cứng Khi chiên thơng thường, dầu chiên bị tạp nhiễm phản ứng với oxi từ nguyên liệu oxi từ khơng khí khuếch tán vào dầu Tuy nhiên môi trường chân không, nhiệt độ dầu chiên thấp nên dầu chiên bị biến đổi tạp nhiễm chất từ sản phẩm chiên Nếu đường nguyên liệu cháy gặp nhiệt độ cao làm dầu bị nhiễm bẩn 1.2 Yêu cầu nguyên liệu vật tư chế biến rau theo phương thức chiên sấy chân không môi trường dầu Ngun liệu Ngun liệu cho q trình sản xuất loại rau, củ, Đặc biệt, Việt Nam nước nhiệt đới nên rau phong phú với loại: mít, chuối, dứa, xồi, cà rốt, bí ngơ, dừa, loại khoai: khoai lang, khoai tây, khoai môn (Bảng 1.2) Mặc dù nguyên liệu thu hoạch theo thời vụ, nhiên chủng loại phong phú, nguyên liệu thu hoạch thời điểm khác nên không ảnh hưởng lớn đến trình sản xuất sở chế biến Dầu chiên Khác với loại dầu thực vật khác, dầu cọ chứa chủ yếu axit béo no, phân tử lượng không lớn Hàm lượng axit béo no lên tới 64,678,5%, axit béo không no chiếm 17,621% Đây loại dầu thực vật chiết suất từ dừa hay cọ có thành phần sau: Bảng 1.1: Thành phần axit béo dầu cọ [9] Thành phần axit a.panmitic a.loric a.miristic a.oleic a.linoic béo Hàm lượng(%) 4,69 4652,5 1417 16,619,0 12 Dầu có tỷ trọng 150C 0,9250,935 kg/l Dầu cọ sử dụng rộng rãi thực phẩm chứa chủ yếu axít béo no, hạn chế q trình oxy hố lipit chiên bảo quản sản phẩm Hơn dầu -4- Ket-noi.com kho tài liệu miễn phớ thực vật nên sau chiên, sản phẩm có hương vị đặc trưng Mặt khác nhiệt độ nóng chảy cao (43450C) nên sau chiên dầu đông lại bề mặt sản phẩm tạo cảm giác sản phẩm khô -5- Ket-noi.com kho tài liệu miễn phớ Bảng 1.2: Thành phần dinh dưỡng số nguyên liệu [2] 24 38 119 109 92 48 97 29 69 35 92.0 88.5 68.0 70.8 75.5 85.4 74.4 91.5 82.6 90.1 0.3 1.5 0.8 1.5 2.0 0.6 1.5 0.8 0.6 1.0 0.2 0.2 0.2 0.3 - 5.6 8.0 28.5 25.2 21.0 11.4 22.2 6.5 15.9 7.7 0.7 1.2 1.3 1.2 1.0 1.2 0.8 0.8 0.6 0.8 0.8 1.2 1.1 1.0 1.4 0.9 0.4 0.6 0.6 -6- 24 43 34 44 10 21 15 10 40 16 39 49 44 50 28 28 17 13 32 mcg 0.5 0.8 1.0 0.8 1.2 0.4 0.6 0.5 0.4 2.6 - 960 5040 150 29 180 45 40 960 2100 B2 B1 Beta-Caroten A Sắt Phosphor Calci Tro mg C Bí đỏ Cà rốt Khoai lang Khoai mơn Khoai tây Mít dai Chuối tiêu Dứa ta Xồi Đu đủ chín Cellulose g Vitamin PP 10 Glucid Lipid Protein Nước Tên thực phẩm Kcal TT Năng lượng Thành phần dinh dưỡng 100g thực phẩm ăn Thành phẩn Muối khống 0.4 0.4 0.6 0.1 0.9 0.7 0.7 0.2 0.3 0.4 8 23 10 24 30 54 mg 0.06 0.06 0.05 0.09 0.10 0.09 0.04 0.08 0.05 0.02 0.03 0.06 0.05 0.03 0.05 0.04 0.05 0.02 0.05 0.02 Hội nghị Khoa học sinh viên trường Đại học Bách Khoa Hà Nội lần thứ XXIII - 2006 Hoá chất, vật tư khác * Muối ăn Muối ăn NaCl sử dụng với lượng lớn trình chế biến tuỳ vào loại nguyên liệu Muối ăn bổ sung tạo vị đậm đà cho sản phẩm, hạn chế hoạt động vi sinh vật trình chế biến bảo quản sản phẩm, đặc biệt sản phẩm trạng thái khơ Cùng với đường, muối ăn góp phần nâng cao áp suất thẩm thấu giúp trình tách nước từ nguyên liệu xảy dễ dàng * Đường Nguyên liệu sau nhập kho kiểm tra độ đường Nếu hàm lượng đường thấp tiến hành bổ sung thêm trình chế biến Đường tạo độ chênh áp suất thẩm thấu làm cho trình tách nước từ nguyên liệu xảy nhanh * Axit Xitric muối sunfit Trong công nghiệp chế biến rau sấy khơ, để ngăn ngừa q trình oxy hoá người ta sử dụng chất chống oxy hoá như: axit sunfurơ, axit ascobic, axit xitric, axit photphoric muối natri axit sunfurơ (bisunfit, metabisunfit sunfit) Axit xitric photphoric dùng để chống oxy hố, kìm hãm xẫm màu ngun liệu q trình gia cơng học tác dụng nhiệt, axit clorogenic tế bào thực vật (khoai tây) bị phá huỷ thoát Clo tự (Cl2) Octodihidrophenol Chất tác dụng với sắt hố trị III (Fe3+) tạo hợp chất khơng màu, sau bị oxi hố khơng khí thành hợp chất màu xẫm Clo tự kết hợp với Fe3+tạo hợp chất màu Khi đưa axit xitric axit photphoric vào, chúng kết hợp với Fe3+ ngăn chặn Fe3+ tác dụng với axit clorogenic Axit sunfurơ (H2SO3) có tính khử mạnh tác dụng với tâm hoạt động enzim oxy hoá khử hạn chế phản ứng tạo sản phẩm màu xẫm H2SO3 tác dụng với nhóm cacbonyl tự (CO) glucoza số đường khác để tạo axit glucozasunfurơ hay axit fructozasunfurơ, ngăn ngừa tạo thành melanoidin sản phẩm có màu xẫm phản ứng đường khử axit amin peptit có chứa gốc amin (-NH2) Axit sunfurơ muối cịn có vai trị nâng cao độ bền vitamin C chúng có tính khử mạnh vitamin C, tránh cho vitamin C bị oxy hoá tác dụng peoxit hữu tạo thành dạng khử hidro bền Bảng 1.3: Hàm lượng SO2 cho phép cịn lại rau sấy tính % [8] Nước Liên Xô Anh Mỹ 0.06 0.04 0.03 0.15 – 0.25 0.05 – 0.1 0.02 – 0.05 Loại rau Bắp cải Cà rốt Khoai tây HIện trạng sản xuất Công ty TNHH Vitranimex thực phẩm Công ty vận tải đại lý vận tải, tên giao dịch VITRANIMEX doanh nghiệp nhà nước thuộc Tổng Công ty rau quả, nông sản - Bộ Nông nghiệp phát triển Nông thôn Công ty TNHH VITRANIMEX thực phẩm đơn vị trực thuộc Công ty vận tải đại lý vận tải xây dựng xã Bạch Sam, huyện Mỹ Hào, tỉnh Hưng Yên, Hiện Công ty chế biến loại nguyên liệu: Cà rốt, bí đỏ, khoai môn, khoai lang đưa thị trường với loại sản phẩm: Chip’s khoai môn sấy, Chip’s khoai lang sấy, Chip’s bí đỏ sấy, Chip’s cà rốt sấy Chip’s hỗn hợp Công suất Công ty 500-700 kg sản phẩm/ngày cung cấp chủ yếu cho thành phố lớn Hà Nội Thành phố Hồ Chí Minh Năm 2006 Cơng ty phấn đấu đạt 300 sản phẩm Trong tương lai tăng cường thêm loại sản phẩm như: mít, đậu đũa, hành tây, khoai tây, táo, phấn đấu năm 2007 đạt công suất 500 sản phẩm/năm -7- Hội nghị Khoa học sinh viên trường Đại học Bách Khoa Hà Nội lần thứ XXIII - 2006 2.1 Công nghệ chế biến rau củ Công ty TNHH Vitranimex thực phẩm Sơ đồ quy trình (Hình 2.1) Chuẩn bị nguyên liệu Sản phẩm Kiểm tra đóng gói Rửa Tách dầu Sơ chế Chiên Đường Thái Làm lạnh Muối Chần nóng Ngâm tẩm Làm nguội Tách nước Hình 2.1 Quy trình chế biến rau củ sấy khơ Cơng ty Giải trình cơng nghệ Cũng giống quy trình chiên sấy chân không thông thường, nguyên liệu thu mua kiểm tra thơng số đầu vào sau rửa máy rửa đem sơ chế Các công nhân tổ sơ chế gọt vỏ, bỏ ruột (bí đỏ) loại bỏ phần sâu thối tất loại nguyên liệu Công ty có máy thái cho sản phẩm dạng lát (bí đỏ, cà rốt) sản phẩm dạng quân cờ (khoai lang, khoai môn) Sau thái, nguyên liệu đưa chần nóng Riêng khoai mơn phải ngâm khử ngứa muối ăn trước chần Nước chần nóng có bổ sung muối ăn để tăng vị đậm đà cho sản phẩm hạn chế ngấm nước nguyên liệu Quá trình chần thực 80 900C phút Sau chần nóng, nguyên liệu chín sơ có nhiệt độ cao nên đưa máy làm nguội phút 30 - 320C Cơng ty chưa có thiết bị sấy ngâm tẩm Đường sacaroza đường không lượng bổ sung nhằm tạo độ chênh áp suất thẩm thấu giúp trình tách nước cho nguyên liệu công đoạn chiên dễ dàng Tiếp theo nguyên liệu tách nước phương pháp ly tâm trước đưa vào làm lạnh thiết bị làm lạnh phân xưởng chứa giỏ nguyên liệu/thiết bị Nguyên liệu làm lạnh với nhiệt độ -20 đến -180C Cuối cùng, sản phẩm đưa vào thiết bị chiên Thiết bị chiên gồm khoang chiên khoang ly tâm tách dầu Nhiệt độ sôi dầu chiên 95 - 1000C Sản phẩm sau chiên tách dầu trước đem đóng gói Bộ phận đóng gói tiến hành kiểm tra chất lượng sản phẩm theo tiêu chuẩn Công ty (bảng 3.1 3.2), sau đóng gói nhập kho thành phẩm STT STT Bảng 2.1: Chỉ tiêu hoá lý sản phẩm rau củ chiên Sản phẩm Độ ẩm (%) Hàm lượng dầu (%) Rau