Thiết kế phân xưởng sản xuất rượu nếp năng suất 400 kg nguyên liệu/mẻ

Theo ước tính WHO, rượu bia khơng thống/ khơng thống kê được, phần lớn rượu tự nấu, chiếm khoảng 64% lượng đồ uống có cồn tiêu thụ quy lít cồn nguyên chất Việt Nam Rượu bia thống kê (sản phẩm rượu bia thương mại) chiếm 36% lượng đồ uống có cồn tiêu thụ Việt Nam Việt Nam nước có truyền thống nơng nghiệp lâu đời, ngun liệu sử dụng làm rượu phong phú, chủ yếu nguyên liệu chứa nhiều tinh bột như: gạo, nếp, sắn, ngô, khoai mì,…tạo sản phẩm thơm ngon, lạ Có nhiều nghiên cứu khoa học cho thấy lợi ích sản phẩm lên men, hàm lượng protein cao, vitamin bảo tồn có tác dụng tốt đến sức khỏe Tuy nhiên, nay, loại rượu làm từ tinh bột, đặc biệt gạo nếp ưa chuộng sử dụng rộng rãi Với lợi nguồn nguyên liệu nhu cầu sử dụng rượu an toàn, đảm bảo an toàn cho người dùng, việc xây dựng phân xưởng sản xuất rượu nếp điều cần thiết Và em giao đề tài đồ án công nghệ 2: “Thiết kế phân xưởng sản xuất rượu nếp suất 400 kg nguyên liệu/mẻ”

Đồ án: Thiết kế phân xưởng sản xuất rượu nếp suất 400 kg nguyên liệu/mẻ LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, em xin chân thành cám ơn đến tất thầy cô Bộ môn Công nghệ Sinh học Khoa Hóa - Trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng truyền đạt kiến thức quý báu để hồn thành đề tài đồ án mình, quan trọng kiến thức theo em suốt trình làm việc sau Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến TS Tạ Ngọc Ly người trực tiếp hướng dẫn em thực đề tài này, tận tâm, chu đáo, nhiệt tình cởi mở trình hướng dẫn em thực đề tài Em xin chúc TS Tạ Ngọc Ly công tác tốt mạnh khỏe, đồng kính chúc q thầy Bộ mơn Công nghệ Sinh học lời chúc thành đạt thành công công việc Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, người thân tạo điều kiện thuận lợi, tốt động viên em lúc khó khăn để em hồn thành tốt trình học tập Đà Nẵng, ngày tháng năm 2020 Sinh viên thực Lê Nữ Ngọc Chương SVTH: Lê Nữ Ngọc Chương GVHD: TS Tạ Ngọc Ly Đồ án: Thiết kế phân xưởng sản xuất rượu nếp suất 400 kg nguyên liệu/mẻ MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH .6 LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Giới thiệu rượu nếp .8 1.1.1 Khái niệm 1.1.2 Tính chất vật lý 1.1.3 Tính chất hóa học .8 1.1.4 Công dụng 1.2 Giới thiệu nguyên liệu .10 1.2.1 Gạo nếp 10 1.2.2 Hệ vi sinh vật 14 1.2.3 Nước .19 1.3 Kỹ thuật lên men rượu nếp 22 1.3.1 Quá trình lên men rượu 22 1.3.2 Động học trình lên men rượu 23 1.3.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình lên men .24 1.4 Cơ chế q trình chuyển hóa chất rượu nếp 26 1.4.1 Các trình vi sinh vật 26 1.4.2 Các q trình sinh hóa 27 1.5 Tiêu chuẩn rượu trắng chưng cất Việt Nam 28 1.6 Tình hình sản xuất tiêu thụ rượu nếp nước nước .28 CHƯƠNG 2: CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ 31 SVTH: Lê Nữ Ngọc Chương GVHD: TS Tạ Ngọc Ly Đồ án: Thiết kế phân xưởng sản xuất rượu nếp suất 400 kg nguyên liệu/mẻ 2.1 Chọn dây chuyền công nghệ 31 2.2 Thuyết minh dây chuyền công nghệ 32 2.2.1 Gạo nếp 32 2.2.2 Làm 32 2.2.3 Nghiền 33 2.2.4 Hòa bột .34 2.2.5 Nấu chín 34 2.2.6 Đường hóa dịch cháo 36 2.2.7 Lên men .38 2.2.8 Chưng luyện 41 2.2.9 Đóng chai 42 CHƯƠNG 3: TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT 43 3.1 Kế hoạch sản xuất phân xưởng 43 3.2 Tính cân vật chất .43 3.3 Tính cân vật chất cho 100 kg nguyên liệu ban đầu 44 3.3.1 Công đoạn làm 44 3.3.2 Công đoạn nghiền 45 3.3.3 Công đoạn nấu 45 3.3.4 Cơng đoạn đường hóa .47 3.3.5 Công đoạn lên men 48 3.3.6 Công đoạn chưng cất 50 3.3.7 Công đoạn tinh chế 52 CHƯƠNG 4: TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ 55 4.1 Bảng liệt kê thiết bị 55 4.2 Chọn tính thiết bị 56 SVTH: Lê Nữ Ngọc Chương GVHD: TS Tạ Ngọc Ly Đồ án: Thiết kế phân xưởng sản xuất rượu nếp suất 400 kg nguyên liệu/mẻ 4.2.1 Sàng làm 56 4.2.2 Máy nghiền búa 56 4.2.3 Bunke 56 4.2.4 Cân định lượng 58 4.2.5 Gàu tải 58 4.2.6 Vít tải 58 4.2.7 Nồi nấu .59 4.2.8 Nồi đường hóa 60 4.2.9 Thiết bị làm nguội ống lồng ống sau đường hóa .61 4.2.10 Nồi lên men 62 4.2.11 Thùng nhân giống 63 4.2.12 Thùng chứa giấm chín 64 4.2.13 Tháp thô 65 4.2.14 Tháp tinh 66 4.2.15 Tháp trung gian 67 4.2.16 Thiết bị tách 67 4.2.17 Thiết bị hâm giấm 68 4.2.18 Thiết bị ngưng tụ cồn thô 70 4.2.19 Thiết bị ngưng tụ tháp tinh 71 4.2.20 Thiết bị ngưng tụ tháp trung gian 73 4.2.21 Thiết bị làm lạnh dầu fusel, cồn đầu 73 4.2.22 Thiết bị làm lạnh cồn thành phẩm 74 4.2.23 Thiết bị chứa cồn thành phẩm 74 4.2.24 Thùng chứa cồn đầu thùng chứa dầu fusel 75 TÀI LIỆU THAM KHẢO 78 SVTH: Lê Nữ Ngọc Chương GVHD: TS Tạ Ngọc Ly Đồ án: Thiết kế phân xưởng sản xuất rượu nếp suất 400 kg nguyên liệu/mẻ DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Thành phần 100g gạo nếp……………………………………… 10 Bảng 1.2 Hàm lượng Vitamin có gạo nếp………………………………12 Bảng 1.3 Hàm lượng khống chất có gạo nếp………………………………13 Bảng 1.4 Chỉ tiêu chất lượng nước……………………………………………… 20 Bảng 2.1 Chế độ nhân giống phịng thí nghiệm……………………………………39 Bảng 3.1 Kế hoạch sản xuất phân xưởng năm 2020………………………… 43 Bảng 3.2 Hao hụt nguyên liệu qua công đoạn sản xuất………………………43 Bảng 3.3 Bảng cân nhiệt lượng ứng với 100 kg giấm chín………………….51 Bảng 3.4 Bảng tổng kết cân vật chất……………………………………… 53 Bảng 4.1 Các thiết bị dùng dây chuyền sản xuất rượu nếp………………… 55 Bảng 4.2 Bảng tổng kết thiết bị 76 SVTH: Lê Nữ Ngọc Chương GVHD: TS Tạ Ngọc Ly Đồ án: Thiết kế phân xưởng sản xuất rượu nếp suất 400 kg nguyên liệu/mẻ DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Cấu trúc Amylose Amylopectin………………………… 11 Hình 1.2 Nấm men Saccharomices cerevisiae…………………………………… 16 Hình 1.3 Nấm mốc Aspergillus Oryzae…………………………………………… 17 Hình 1.4 Nấm mốc Aspergillus niger…………………………………………… 18 Hình 1.5 Nấm mốc Mucor Rhizopus……………………………………………18 Hình 1.6 Nấm mốc Penicillium…………………………………………………… 19 Hình 1.7 Bảo tàng rượu Sake……………………………………………………… 29 Hình 1.8 Rượu Soju……………………………………………………………… 29 Hình 2.1 Dây chuyền sản xuất rượu nếp………………………………………… 31 Hình 2.2 Sàng rung làm sạch……………………………………………………… 32 Hình 2.3 Máy nghiền búa………………………………………………………… 33 Hình 2.4 Cấu tạo nồi nấu………………………………………………………… 36 Hình 2.5 Thùng đường hóa gián đoạn…………………………………… 38 Hình 2.6 Sơ đồ ni cấy men giống bán liên tục………………………………… 39 Hình 2.7 Thùng lên men gián đoạn ……………………………………………… 40 Hình 2.8 Sơ đồ chưng liên tục ba tháp gián tiếp dịng……………………… 41 Hình 4.1 Sàng làm sạch…………………………………………………………… 56 Hình 4.2 Máy nghiền búa………………………………………………………… 56 Hình 4.3 Bunke chứa nguyên liệu………………………………………………… 57 Hình 4.4 Cân điện tử……………………………………………………………… 58 Hình 4.5 Gàu tải………………………………………………………………… 58 Hình 4.6 Vít tải…………………………………………………………………… 59 Hình 4.7 Làm nguội ống lồng ống……………………………………………… 62 Hình 4.8 Thùng chứa giấm chín………………………………………………… 64 Hình 4.9 Thiết bị tách hơi………………………………………………………… 68 Hình 4.10 Thiết bị hâm giấm…………………………………………………… 69 Hình 4.11 Thùng chứa thành phẩm……………………………………… 75 SVTH: Lê Nữ Ngọc Chương GVHD: TS Tạ Ngọc Ly Đồ án: Thiết kế phân xưởng sản xuất rượu nếp suất 400 kg nguyên liệu/mẻ LỜI MỞ ĐẦU Ở Việt Nam, trình đổi phát triển kinh tế năm qua giúp cho đời sống nhân dân ngày nâng cao Xu hướng sử dụng rượu bia loại đồ uống có cồn khác sinh hoạt hàng ngày, dịp lễ, hội, quan hệ công việc ngày gia tăng Ngành công nghiệp sản xuất rượu nước ta xuất hoạt động từ lâu Nhiều làng nghề làm rượu truyền thống tiếng khắp nước Trước người Pháp đến Việt Nam năm đô hộ, ngành nghề sản xuất rượu gạo theo phương pháp cổ truyền có từ lâu đời người Việt Nam phổ biến tập quán uống rượu Tuy nhiên tình trạng sản xuất rượu bia tự nấu sử dụng rượu bia mức độ lạm dụng số nơi làm cho trật tự an toàn xã hội, an toàn giao thông trở thành vấn đề đáng báo động Theo ước tính WHO, rượu bia khơng thống/ khơng thống kê được, phần lớn rượu tự nấu, chiếm khoảng 64% lượng đồ uống có cồn tiêu thụ quy lít cồn nguyên chất Việt Nam Rượu bia thống kê (sản phẩm rượu bia thương mại) chiếm 36% lượng đồ uống có cồn tiêu thụ Việt Nam Việt Nam nước có truyền thống nơng nghiệp lâu đời, ngun liệu sử dụng làm rượu phong phú, chủ yếu nguyên liệu chứa nhiều tinh bột như: gạo, nếp, sắn, ngô, khoai mì,…tạo sản phẩm thơm ngon, lạ Có nhiều nghiên cứu khoa học cho thấy lợi ích sản phẩm lên men, hàm lượng protein cao, vitamin bảo tồn có tác dụng tốt đến sức khỏe Tuy nhiên, nay, loại rượu làm từ tinh bột, đặc biệt gạo nếp ưa chuộng sử dụng rộng rãi Với lợi nguồn nguyên liệu nhu cầu sử dụng rượu an toàn, đảm bảo an toàn cho người dùng, việc xây dựng phân xưởng sản xuất rượu nếp điều cần thiết Và em giao đề tài đồ án công nghệ 2: “Thiết kế phân xưởng sản xuất rượu nếp suất 400 kg nguyên liệu/mẻ” SVTH: Lê Nữ Ngọc Chương GVHD: TS Tạ Ngọc Ly Đồ án: Thiết kế phân xưởng sản xuất rượu nếp suất 400 kg nguyên liệu/mẻ CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Giới thiệu rượu nếp 1.1.1 Khái niệm Rượu nếp đồ uống có cồn sản xuất từ gạo nếp lên men, sau đem chưng cất ủ để lấy rượu 1.1.2 Tính chất vật lý Rượu nếp nguyên chất chất lỏng có màu khơng màu (tùy thuộc vào loại nếp đem sản xuất), nhẹ nước, có mùi thơm đặc trưng, có vị cay, dễ bay hơi, dễ cháy Rượu hòa tan nước tỉ lệ nào, có kèm theo tượng tỏa nhiệt co thể tích Rượu hịa tan nhiều chất vô như: CaCl2, MgCl2, SiCl4, KOH…, nhiều chất khí: H2, N2, O2, SO2, CO…và hịa tan nhiều chất hữu Các thông số vật lý rượu nếp nguyên chất: - Tỷ trọng: d 420 = 0.7894, d 415 = 0.7942… - Phân tử khối: 46.03 - Nhiệt độ sôi: 78.320 C áp suất 760 mmHg, nhiệt độ bắt lửa 1200C - Nhiệt dung riêng: 0.548 KJ/kg.độ (ở 200C) 0.769 KJ/kg.độ (ở 600C) - Năng suất tỏa nhiệt: 6642÷7100 KJ/kg.độ 1.1.3 Tính chất hóa học Cơng thức hóa học: C2H6O Cơng thức cấu tạo: CH3-CH2-OH a) Tác dụng với oxy: Tùy theo cường độ oxy tác dụng với rượu mà cho sản phẩm khác 2C2H5 OH + O2 Nhẹ 2CH3CHO + 2H2O 2C2H5OH + O2 Vừa đủ CH3COOH + 2H2O C2H5OH + 3O2 Mãnh liệt SVTH: Lê Nữ Ngọc Chương 2CO2 + 3H2O GVHD: TS Tạ Ngọc Ly Đồ án: Thiết kế phân xưởng sản xuất rượu nếp suất 400 kg nguyên liệu/mẻ b) Tác dụng với kim loại kiềm kiềm thổ: Trong trường hợp rượu coi axit yếu có phản ứng với kim loại kiềm kiềm thổ tạo thành muối alcolat 2C2H5OM + H2  2C2H5OH +2M (Alcolat kiềm) C2H5OH + Na C2H5ONa + 0.5 H2  (Natri Alcolat) c) Tác dụng với NH3: Ở nhiệt độ 2500C có xúc tác rượu etylic tác dụng với NH3 tạo thành amin C2H5OH + NH3 CH3CH2NH3 + H2O (etyl amin) d) Tác dụng với axit: Rượu etylic tác dụng với axit tạo thành este Tùy theo loại axit khác tạo thành este khác nhau, trường hợp rượu đóng vai trị kiềm yếu - Đối với axit hữu tạo thành este thơm C2H5OH + CH3COOH C2H5COOCH3 + H2O - Đối với axit vô tạo thành este (muối) phức tạp C2H5OH + HNO3 C2H5NO3 + H2O e) Rượu etylic oxit sắt tạo thành aldehyt axetic: Phản ứng xảy sau: 2FeO + O2 + C2H5OH Fe2O3 + CH3CHO + H2O Fe2O3 + C2H5OH FeO + CH3CHO + H2O Do lượng rượu bị giảm rõ rệt chưng cất, tinh chế bảo quản rượu thiết bị chế tạo sắt 1.1.4 Công dụng ➢ Làm đẹp SVTH: Lê Nữ Ngọc Chương GVHD: TS Tạ Ngọc Ly Đồ án: Thiết kế phân xưởng sản xuất rượu nếp suất 400 kg nguyên liệu/mẻ Có thể dùng rượu nếp cẩm làm mặt nạ chăm sóc da rượu nếp cẩm lên men có chứa nhóm vitamin B chất có lợi khác Vì thế, rượu nếp cẩm sử dụng với mục đích làm đẹp, ảnh hưởng tích cực đến da, làm ẩm phục hồi da ➢ Phòng ngừa bệnh tiểu đường Cơm rượu làm từ nếp cẩm, nếp hoa vàng lớp cám, lớp cám giàu chất dinh dưỡng, bao gồm gluxit, protit, lipit, muối khống, vitamin nhóm B chất xơ có nhiều hết Do đó, ăn nước lẫn cơm rượu nếp bồi bổ thể mà ngăn chặn bệnh đái tháo đường tim, đột quỵ, cao huyết áp 1.2 Giới thiệu nguyên liệu 1.2.1 Gạo nếp 1.2.1.1 Thành phần gạo nếp Gạo nếp, sản phẩm giống lúa, có tên khoa học Oryza sativa L Bảng 1.1 Thành phần 100g gạo nếp Thành phần Khối lượng Đơn vị Glucid 74,9 g Protid 8,6 g Lipid 1,5 g Nước 14 g Cenlulose 0,6 g Tro 0,8 g Canxi 32 mg Photpho 98 mg Sắt 1,2 mg SVTH: Lê Nữ Ngọc Chương GVHD: TS Tạ Ngọc Ly 10 Đồ án: Thiết kế phân xưởng sản xuất rượu nếp suất 400 kg nguyên liệu/mẻ - Số đĩa là: n = 70 - Chiều cao khoảng trống đỉnh tháp: h1 = 600 mm - Chiều cao khoảng trống đáy tháp: h2 = 1000 mm - Chiều cao tổng tháp là: H2 = h(n-1) + h1 + h2  H2 = 2980 mm 4.2.15 Tháp trung gian Đường kính tháp: Theo kinh nghiệm với suất 400 kg nguyên liệu/ mẻ em chọn đường kính tháp aldehyt D3 = 70 mm Chiều cao tháp: - Khoảng cách đĩa: h = 20 mm - Số đĩa là: n = 36 - Chiều cao khoảng trống đỉnh tháp: h1 = 450 mm - Chiều cao khoảng trống đáy tháp: h2 = 700 mm Chiều cao tổng tháp là: H3 = h(n-1) + h1 + h2  H3 = 1850 mm 4.2.16 Thiết bị tách Lượng dịch cháo đem vào tách giờ: 252,41 (kg /h) Dịch chiếm 30% thể tích thiết bị Thời gian dịch lưu thiết bị 20 phút 20 G  60 = 0,17 (m3) = Thể tích thiết bị bằng: V =    1645  0,3 252,41  Thiết bị chế tạo thép có dạng hình trụ, đáy nón, góc nghiêng đáy 450 Chọn : h2 = 1,5  D, d = Chiều cao đáy nồi: h1 = SVTH: Lê Nữ Ngọc Chương D (m) D−d D−d  tg = 2 Hình 4.9 Thiết bị tách GVHD: TS Tạ Ngọc Ly 67 Đồ án: Thiết kế phân xưởng sản xuất rượu nếp suất 400 kg nguyên liệu/mẻ D2 + d + D  d ) Thể tích đáy nồi: Vd =    h1  (  (D − d ) D + d + d  D =  ( ) Thể tích thân nồi: VT =   D  h2 Thể tích nồi: V = VT + Vd , V = 4783    D 12288  D =3 12288  V 4783   Với : V = 0,17m3  D=3 12288  0,17 = 0,52(m) 4783   Suy ra: h2 = 1,5  D = 1,5  0,52 = 0,78(m) , d = h1 = D 0,52 = = 0,065 (m) 8 D − d 0,52 − 0,065 = = 0,228 (m) 2 Chiều cao phần nắp h3 = 0,15 (m) Chiều cao thiết bị: H = h1 + h2 + h3 = 0,228 + 0,78 + 0,15 = 1,158 (m) Vậy ta chọn thiết bị tách có đường kính thân nồi D = 0,52(m), chiều cao thiết bị H = 1,158 (m) 4.2.17 Thiết bị hâm giấm Chọn thiết bị ống chùm nằm ngang, giấm trong, rượu nước ngồi Giấm vào thiết bị có nhiệt độ 300C, thiết bị có nhiệt độ 700C Nhiệt dung riêng C = 0,951 kcal/kg, hỗn hợp rượu nước khỏi giấm có nhiệt độ 92,740C Bề mặt truyền nhiệt thiết bị tính theo cơng thức: F = Q , (m2) K  t Q: nhiệt trao đổi giấm rượu nước: Q = D  C  (t2 – t1 ) D: lượng giấm vào thiết bị, D = 252,41 kg/h SVTH: Lê Nữ Ngọc Chương GVHD: TS Tạ Ngọc Ly 68 Đồ án: Thiết kế phân xưởng sản xuất rượu nếp suất 400 kg nguyên liệu/mẻ Q = 252,41  0,951  (70 – 30) = 9601,67 (kcal/h) • t: hiệu số nhiệt độ giấm rượu – nước: t = t0 – tTB = 92,94 – 70 + 30 = 42,740C • K : hệ số truyền nhiệt qua thành thiết bị: K = 1  1` +  +  2 o chiều dày ống, chọn loại ống có  = 40mm,  = 2,5mm; o 1: hệ số cấp nhiệt từ giấm đến bề mặt ống, 1 = 600 (kcal/m2.h.0C); o 2: hệ số cấp nhiệt từ pha đến bề mặt ống truyền nhiệt: 2 = 2350 (kcal/m2.h.0C); o : hệ số dẫn nhiệt ống truyền nhiệt, chọn vật liệu đồng có  = 55,8 (w/m.h.0)C = 50 (kcal/m.h.0C) K= = 466,83 ; 0,0025 + + 600 50 2350 F= 9601,67 = 0,48 (m2) 466,83  42,74 Hình 4.10 Thiết bị hâm giấm Phân bố ống theo hình lục giác, số lượng ống đường chéo b = 5, tổng số ống n = (b − 1) + = 19 Bước ống t = 1,2 × d với d = 0,01 m Đường kính thiết bị D = t × (b – 1) + × d = 1,2 × d × (b –1) + × d = 1,2 × 0,01 × (5– 1) + × 0,01 = 0,088 (m) Chiều dài ống truyền nhiệt: l = F   n  d tb Với F = 0,48 (m2), n = 19 ống; dtb = d +  = 0,02 + 0,0025 = 0,0225 (m) l0 = SVTH: Lê Nữ Ngọc Chương 0,48 = 0,356 (m) 3,14  19  0,0225 GVHD: TS Tạ Ngọc Ly 69 Đồ án: Thiết kế phân xưởng sản xuất rượu nếp suất 400 kg nguyên liệu/mẻ Chiều dài thiết bị (kể hai đầu phân phối): L = l0 +  0,05 = 0,356 + 0,1 = 0,456 (m) Chọn thiết bị đường kính D = 88 mm, chiều dài L = 456 mm 4.2.18 Thiết bị ngưng tụ cồn thơ Lượng khỏi đỉnh tháp tính cho 100 kg giấm 18,4884 (kg) Giả sử lượng ngưng tụ thiết bị hâm giấm 4/5 khối lượng hơi, lượng lại tiếp tục dẫn qua thiết bị ngưng tụ ngưng hoàn toàn với khối lượng: 18,4884 – 18,4884  4/5 = 3,698 (kg) Lượng giấm vào tháp thô là: m = 252,41(kg/h) Năng suất giấm vào: G = 252,41  3,698 = 9,33 (kg/h) 100 Năng suất tính theo lit/ngày: N = 24ì1000ì G Trong ú: ã Nng sut gim vào: G = 9,33 (kg/h); • Khối lượng riêng nước ngưng nồng độ rượu pha lỏng 42,24 % khối lượng có  = 833,576 (kg/m3)   = 24  100  9,33 = 26,86 (dal/cyr) 833,576 Bề mặt truyền nhiệt thiết bị: F = 0,02 × N = 0,02 × 26,86 = 0,5372 (m2) Chọn vật liệu ống truyền nhiệt đồng thanh, đường kính ống dt = 10 mm, đường kính ống ngồi dn = 12 mm, đường kính ống trung bình dtb = 11 mm Phân bố ống theo hình lục giác, số lượng ống đường chéo b = 5, tổng số ống 19 Bước ống: t = 1,2 × dn; với dn = 0,012 m Đường kính thiết bị:  D = 1,2 × dn × (b – 1) + × dn  D = 1,2 × 0,012 × (5 – 1) + × 0,012 = 0,106 (m) Chiều dài chung thiết bị: SVTH: Lê Nữ Ngọc Chương GVHD: TS Tạ Ngọc Ly 70 Đồ án: Thiết kế phân xưởng sản xuất rượu nếp suất 400 kg nguyên liệu/mẻ Ta có: l = F 0,5372 = = 0,819 (m) n    d tb 3,14  0,011  19 Nên: L = 0,98 + × 0,05 = 0,919 (m) Vậy ta chọn thiết bị với chiều dài L = 919 mm; đường kính D = 106 mm 4.2.19 Thiết bị ngưng tụ tháp tinh Bộ ngưng tụ tháp tinh gồm thiết bị nằm ngang để ngưng tụ hầu hết cồn hồi lưu, thiết bị đặt thẳng đứng để ngưng tụ cồn đầu Lượng tháp tinh luyện 23,65kg/100kg giấm Nhiệt độ rượu –nước 78,270C, nồng độ 94,1 % khối lượng, khối lượng riêng 745,85 (kg/m3) Giả sử thiết bị nằm ngang ngưng tụ 95% lượng rượu hồi lưu thiết bị thẳng đứng ngưng tụ 5% lại ❖ Thiết bị nằm ngang: Lượng khỏi đỉnh tháp tinh : 23,65 (kg/100kg dấm) Nắng suất thiết bị tính theo dal/cyr (1dal = 10lit, 1cyr = 24h)  = 24 × 100 × Với G=   = 24×100× G × 0,95  23,65  252,41 = 59,7 (kg/h) 100 59,7 × 0,95 = 182,5 (dal/cyr) 745,85 Chọn thiết bị có bề mặt truyền nhiệt : F = 0,014×  F = 0,014   = 0,014  182,5 = 2,56 (m2) Tính kích thước ống truyền nhiệt thiết bị: Đường kích trong: Dt = 10 mm Đường kích ngồi: Dn = 12 mm Đường kích trung bình: Dtb = 11 mm Phấn bố ống theo hình sáu cạnh Số ống đường chéo chính: b = Tổng số ống: n = 61 Bước ống: t = 1,2 × Dn SVTH: Lê Nữ Ngọc Chương GVHD: TS Tạ Ngọc Ly 71 Đồ án: Thiết kế phân xưởng sản xuất rượu nếp suất 400 kg nguyên liệu/mẻ Đường kính thiết bị: D = t × (b – 1) + × DN = 1,2 × Dn × (b – 1) + × Dn  D = 1,2 × 0,012 (9 – 1) + × 0,012 = 0,163 (m) Chiều dài ống truyền nhiệt : l = F 2,56 = = 1,215 (m) n    Dtb 61  3,14  0,011 Chiều dài chung thiết bị: l = l0 + × 0,05 = 1,315 (m) Chọn thiết bị ngưng tụ dạng đứng kích thước (D × l) : 0,163 × 1,215 (m) ❖ Thiết bị thẳng đứng: Lượng khỏi đỉnh tháp tinh : 23,65 (kg/100kg dấm) Nắng suất thiết bị tính theo dal/cyr (1dal = 10lit, 1cyr = 24h)  = 24 × 100 × Với G=   = 24×100× G × 0,95  23,65  252,41 = 59,7 (kg/h) 100 59,7 × 0,05 = 9,6 (dal/cyr) 745,85 Chọn thiết bị có bề mặt truyền nhiệt : F = 0,014×  F = 0,014   = 0,014  9,6 = 0,134 (m2) Tính kích thước ống truyền nhiệt thiết bị: Chọn vật liệu ống truyền nhiệt đồng thanh, đường kính ống dt = 10 mm, đường kính ống ngồi dn = 12 mm, đường kính ống trung bình dtb = 11 mm Số ống đường chéo chính: b = Tổng số ống: n = 19 Bước ống: t = 1,2 × Dn Đường kính thiết bị: D = t × (b – 1) + × DN = 1,2 × Dn × (b – 1) + × Dn  D = 1,2 × 0,012 (5 – 1) + × 0,012 = 0,106 (m) Chiều dài ống truyền nhiệt : l = F 0,134 = = 0,204 (m) n    Dtb 19  3,14  0,011 Chiều dài chung thiết bị: L = L0 + × 0,05 = 0,304 (m) Chọn thiết bị ngưng tụ dạng đứng kích thước (D × L) : 0,106× 0,304 (m) SVTH: Lê Nữ Ngọc Chương GVHD: TS Tạ Ngọc Ly 72 Đồ án: Thiết kế phân xưởng sản xuất rượu nếp suất 400 kg nguyên liệu/mẻ 4.2.20 Thiết bị ngưng tụ tháp trung gian Lượng khỏi đỉnh tháp trung gian là: 17,379 (kg/100 kg dấm) Năng suất thiết bị tính theo dal/cyr: ( dal = 10 lit; cyr = 24 h)  = 24×100× Với : G = G  17,379 × 504,82 = 3,66 (kg/h) 100 × 24 Nồng độ rượu pha lỏng có nồng độ 92,19 % khối lượng ρN: khối lượng riêng nước ngưng (kg/m3)  N = 747 (kg/m3)   = 24 × 100 × 3,66 = 11,76 (dal/cyr) 747 Chọn thiết bị có bề mặt truyền nhiệt F = 0,02 ×  F = 0,02 ×  = 0,02 ×11,76 = 0,235 (m2) Tính kích thước ống truyền nhiệt thiết bị: Chọn vật liệu ống truyền nhiệt đồng thanh, đường kính ống dt = 20 mm, đường kính ống ngồi dn = 22 mm, đường kính ống trung bình dtb = 21 mm Tổng số ống: n=7 Bước ống: t = 1,2 × Dn Đường kính thiết bị:  D = t × (b – 1) + × DN = 1,2 × Dn × (b – 1) + × Dn  D = 1,2 × 0,022 × (3 – 1) + × 0,022 = 0,141 (m) Chiều dài ống truyền nhiệt : L0 = 0,235 = 0,486 (m) × 3,14 × 0,022 Chọn thiết bị ngưng tụ tháp trung gian L = L0 + × 0,05 = 0,486 + × 0,05 = 0,586 (m) 4.2.21 Thiết bị làm lạnh dầu fusel, cồn đầu Lượng dầu fuzel cần làm lạnh: 17,71 lít/ngày = 1,77 dal/cyr =  SVTH: Lê Nữ Ngọc Chương GVHD: TS Tạ Ngọc Ly 73 Đồ án: Thiết kế phân xưởng sản xuất rượu nếp suất 400 kg nguyên liệu/mẻ Bề mặt truyền nhiệt thiết bị: F = 0,02 ×  = 0,02× 1,77 = 0,0354 (m2) Chọn thiết bị có cấu tạo: đường kính dt = 18 mm, đường kính ngồi: dn = 22 mm đường kính trung bình: dtb = 20 mm Số ống đường chéo chính: b = 3, tổng số ống 7, có bước ống t = 1,2  dn Đường kính thiết bị là: D = t  (b – 1) +  dn = 1,2 × 0,022 × (3 – 1) + × 0,022 = 0,14(m) Chiều dài ống truyền nhiệt: lo = F 0,0354 = = 0,08 (m)   n  d tb 3,14   0,02 Chiều dài thiết bị: L = L0 + 0,05× = 0,18 (m) Vậy ta chọn hai thiết bị làm lạnh: làm lạnh dầu fusel làm lạnh cồn đầu có L = 180 mm, D = 140 mm 4.2.22 Thiết bị làm lạnh cồn thành phẩm Lượng cồn thành phẩm cần làm lạnh: 590,34 lít/ngày = 59 dal/cyr =  Bề mặt truyền nhiệt thiết bị: F = 0,02 ×  = 0,02× 59 = 1,18 (m2) Chọn thiết bị có cấu tạo: đường kính dt = 18 mm, đường kính ngồi: dn = 22 mm, đường kính trung bình: dtb = 20 mm Số ống đường chéo chính: b = 5, tổng số ống 19, có bước ống t = 1,2  dn Đường kính thiết bị là: D = t  (b – 1) +  dn = 1,2 × 0,022 × (5– 1) + × 0,022 = 0,194 (m) Chiều dài ống truyền nhiệt: lo = F 1,18 = = 0,989 (m)   n  d tb 3,14  19  0,02 Chiều dài thiết bị: L = L0 + 0,05× = 1,089(m) Vậy ta chọn thiết bị làm lạnh cồn thành phẩm có L = 1089 mm, D = 194 mm 4.2.23 Thiết bị chứa cồn thành phẩm Lượng cồn thành phẩm là: 509,3352 lít/ngày Chọn thùng thân hình trụ, đáy hình nón, tỉ lệ kích thước tương tụ nồi nấu sơ bộ, SVTH: Lê Nữ Ngọc Chương GVHD: TS Tạ Ngọc Ly 74 Đồ án: Thiết kế phân xưởng sản xuất rượu nếp suất 400 kg nguyên liệu/mẻ thùng có hệ số chứa đầy 0,85 nên thể tích thùng là: V= 0,51 = 0,6 (m3) 0,85 D =3 12288  0,6 = 0,789 4783    h2 = 1,5  D = 1,5  0,789 = 1,184 (m) d= D 0,789 = = 0,1 (m) 8 h1 = D − d 0,789 − 0,1 = = 0,345 (m) 2 Hình 4.11 Thùng chứa thành phẩm Chiều cao thiết bị: H = h1 + h2 = 0,345 + 1,184 = 1,529 (m) Vậy ta chọn thùng chứa cồn có đường kính đoạn trụ D = 789 mm, chiều cao thiết bị H = 1529 mm 4.2.24 Thùng chứa cồn đầu thùng chứa dầu fusel Lượng cồn đầu dầu fusel thu ngày là: V = 17,712 (lít) = 0,018 (m3) Ta chọn thùng thân trụ, đáy hình cơn, có hệ số chứa đầy 0,85 Chọn thùng chứa cho ngày sản xuất Thể tích thùng là: V = 0,018 = 0,02 (m3) 0,85 Chọn kích thước thùng chứa: • D: đường kính thùng (m); • H: chiều cao phần trụ thùng, H = (1 – 1,2)  D Chọn H = 1,2  D; • h1: chiều cao đáy thiết bị (m) Chọn h1 = 0,2  D; • h2: chiều cao nắp thiết bị (m) Chọn h2 = 0,1  D Thể tích thiết bị: V = 0,785D2  ( H + 1/3h1 + 1/3h2) = 1,0205  D3  D =√ SVTH: Lê Nữ Ngọc Chương 0,02 = 0,27 (m) 1,0205 GVHD: TS Tạ Ngọc Ly 75 Đồ án: Thiết kế phân xưởng sản xuất rượu nếp suất 400 kg nguyên liệu/mẻ  H = 0,324 m; h1 = 0,054 m; h2 = 0,027 (m) nên: Htb= 0,405(m) Vậy ta chọn thùng chứa cồn đầu thùng chứa dầu fusel với thông số đường kính D = 270 mm; H = 405 mm Bảng 4.2 Bảng tổng kết thiết bị STT Tên thiết bị Vật liệu Kích thước (mm) Số DxRxC lượng Máy sàng Thép CT3 1300 x 800 x 1150 01 Máy nghiền Thép CT3 550×600×1250 01 Bunke Thép CT3 H = 1595, D = 670 02 Cân định lượng Thép CT3 600  500  700 01 Gàu tải Thép CT3 H = 1600 01 Nồi nấu Thép KR H = 1857, D = 1470 01 Thùng đường hóa Thép CT3 H = 1612, D = 1810 01 Thùng chứa chế phẩm Thép CT3 H = 663, D = 150 01 Làm nguội ống lồng ống Thép CT3 H1 = 1100, D = 500; 02 sau đường hóa 10 Thùng lên men 11 H2 = 1330; D = 500; Thép CA H = 2941, D= 1730 03 Thùng gây men cấp I Inox H = 1309, D = 770 01 12 Thùng gây men cấp II Inox H = 1972, D = 1160 01 13 Thùng chứa dấm chín Inox H = 1220, D = 630 02 14 Thùng hâm dấm Inox L = 456, D = 88 01 15 Thiết bị tách Inox H = 1158, D = 520 01 16 Tháp thô Inox H = 920, D = 100 01 17 Thiết bị ngưng tụ cồn thô Inox H = 919, D = 106 01 18 Tháp trung gian Inox H = 710, D =70 01 19 Thiết bị ngưng tụ tháp Inox L = 586, D = 141 01 trung gian 20 Tháp tinh Inox H = 1264, D = 100 01 21 Ngưng tụ tháp tinh ngang Inox L = 1215, D = 163 01 SVTH: Lê Nữ Ngọc Chương GVHD: TS Tạ Ngọc Ly 76 Đồ án: Thiết kế phân xưởng sản xuất rượu nếp suất 400 kg nguyên liệu/mẻ STT Tên thiết bị Vật liệu Kích thước (mm) Số DxRxC lượng 22 Ngưng tụ tháp tinh đứng Inox H = 304, D = 106 01 23 Làm lạnh cồn thành phẩm Inox H = 1089, D = 194 01 24 Làm lạnh cồn đầu Inox H=180, D=140 01 25 Làm lạnh dầu fusel Inox H=180, D=140 01 26 Thùng chứa thành phẩm Inox H = 1529, D = 789 01 27 Thùng chứa cồn đầu Inox H = 405, D = 270 01 28 Thùng chứa dầu fusel Inox H = 405, D = 270 01 SVTH: Lê Nữ Ngọc Chương GVHD: TS Tạ Ngọc Ly 77 Đồ án: Thiết kế phân xưởng sản xuất rượu nếp suất 400 kg nguyên liệu/mẻ TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] PGS TS Lương Đức Phẩm (2009) - Nấm men công nghiệp, Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội [2] Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lượng nước ăn uống – QCVN 01:2009/BYT [3] Cơ sở công nghệ Sinh học, Tập 4, Nhà xuất giáo dục Việt Nam - Lê Văn Nhương, Nguyễn Văn Cách [4] Chỉ tiêu rượu trắng – TCVN 7043:2013 [5] Hiệp hội Bia-Rượu-Nước giải khát Việt Nam Báo cáo đề án đánh giá tác động kinh tế xã hội ngành bia Việt Nam năm 2014 [6] PGS.TS Lương Đức Phẩm – Công nghệ lên men, NXB Giáo dục Việt Nam [7] TS Trần Xoa, PGS.TS Nguyễn Trọng Khuông,TS Phạm Xuân Toản – Sổ tay q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất tập 2, Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội [8] PGS.TS Nguyễn Đình Thưởng, TS Nguyễn Thanh Hằng (2007) - Công nghệ sản xuất kiểm tra cồn etylic, Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội SVTH: Lê Nữ Ngọc Chương GVHD: TS Tạ Ngọc Ly 78 Đồ án: Thiết kế phân xưởng sản xuất rượu nếp suất 400 kg nguyên liệu/mẻ SVTH: Lê Nữ Ngọc Chương GVHD: TS Tạ Ngọc Ly 79 Đồ án: Thiết kế phân xưởng sản xuất rượu nếp suất 400 kg nguyên liệu/mẻ SVTH: Lê Nữ Ngọc Chương GVHD: TS Tạ Ngọc Ly 80 Đồ án: Thiết kế phân xưởng sản xuất rượu nếp suất 400 kg nguyên liệu/mẻ SVTH: Lê Nữ Ngọc Chương GVHD: TS Tạ Ngọc Ly 81 ... xuất rượu nếp suất 400 kg nguyên liệu/mẻ CHƯƠNG 3: TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT 3.1 Kế hoạch sản xuất phân xưởng Gạo nếp nhập từ nhà máy lân cận về, phân xưởng sản xuất tất tháng năm Một ngày sản xuất. .. rượu nếp điều cần thiết Và em giao đề tài đồ án công nghệ 2: ? ?Thiết kế phân xưởng sản xuất rượu nếp suất 400 kg nguyên liệu/mẻ” SVTH: Lê Nữ Ngọc Chương GVHD: TS Tạ Ngọc Ly Đồ án: Thiết kế phân xưởng. .. dây chuyền sản xuất rượu nếp? ??……………… 55 Bảng 4.2 Bảng tổng kết thiết bị 76 SVTH: Lê Nữ Ngọc Chương GVHD: TS Tạ Ngọc Ly Đồ án: Thiết kế phân xưởng sản xuất rượu nếp suất 400 kg nguyên liệu/mẻ