4.2.1.Bồn chứa[26]
Bồn chứa nguyên liệu[26]
- Chọn bồn chứa nguyên liệu cho 2 ngày sản xuất. Trong các loại nguyên liệu thì dầu nành được sử dụng nhiều nhất nên ta chọn bồn cứa nguyên liệu theo lượng nguyên liệu dầu nành tiêu hao trong 2 ngày.
- Lượng dầu nành cần sử dụng cho 2 ngày sản xuất là 6272,606 kg ≈ 2300 gallon.
- Ta chọn 4 bồn chứa của hãng Cherry Burrel với thể tích 2500 gallon. Bồn được làm bằng thép không gỉ 304.
Kích thước toàn bộ thiết bị : dài x rộng x cao: 112 inch x 101 inch x 142 inch. Bồn chứa chất nhũ hóa, bồn chứa trung gian[26]
- Thể tích bồn chứa chất nhũ hóa sử dụng cho 2 ngày : 358,438 kg ≈ 138 gallon. - Ta chọn 2 bồn chứa của hãng Cherry Burrel với thể tích 150 gallon. Bồn được được làm bằng thép không gỉ 304.
Kích thước bồn : đường kính 52 inch, chiều cao 71 inch.
4.2.2. Pallet và giá xếp
- Thành phẩm sau khi bao gói sẽ được xếp lên các pallet và đặt lên các giá đỡ trong phòng ủ.
- Kích thước của thành phẩm: D x R x C = 450 mm x 250 mm x 250 mm. - Chọn pallet xếp sản phẩm có kích thước D x R = 1200 mm x 1000 mm. - Sản phẩm được xếp lớp tụ 8 , trên một pallet ta xếp 3 lớp ⇒ 24 sản phẩm/ pallet.
- Mỗi giá đỡ ta xếp 4 pallet ⇒ 96 sản phẩm/ giá đỡ.
Số lượng pallet = khối lượng sản phẩm trong kho / (25 x 24) = 20000 / (25 x 24) ≈ 34 pallet
Số lượng giá đỡ = số pallet / (4)
= 34 / 4 = 8,5 giá đỡ. Chọn số giá đỡ trong kho 10 giá.
4.2.3. Bơm nguyên liệu từ bồn chứa đến bồn phối trộn[26]
- Dầu nành là nguồn nguyên liệu sử dụng với hàm lượng lớn nhất do đó ta dựa vào lượng dầu nành sử dụng để chọn bơm cho dầu nành và các nguyên liệu khác.
- Lượng dầu nành cần cho một mẻ trộn :139,288 kg. Năng suất bơm lý thuyết: 139,288/0,05 = 2785,76 kg/h.
- Ta chọn 5 bơm ly tâm của hãng Cherry Burell loại S2085LV – 145JM với đường kính ống hút 50mm, đường kính ống đẩy 40 mm, kích thước bánh công tác 221 mm, tốc độ quay 1750 vòng/ phút, năng suất tối đa 16m3/ h. Công suất động cơ 1.5kW.
Kích thước: dài x rộng x cao: 444 mm x 237 mm x 180 mm.
4.3. BỐ TRÍ MẶT BẰNG PHÂN XƯỞNG SẢN XUẤT
- Diện tích xây dựng phân xưởng sản xuất gồm diện tích bố trí thiết bị sản xuất và diện tích kho ủ sản phẩm.
- Bố trí thiết bị và chọn diện tích xây dựng các phân xưởng sản xuất:
• Dựa vào kích thước thiết bị, hệ thống thiết bị.
STT Thiết bị Kích thước(mm)
1 Bồn chứa nguyên liệu D x H = 2500 x 3600 2 Bồn chứa chất nhũ hóa D x H = 1320 x 1800
3 Bơm nguyên liệu D x R x C = 444 x 237 x 180
4 Bồn phối trộn D x R = 456 x 2420
6 Thiết bị bơm trộn D x R x C = 4100 x 2300 x 2200 7 Thiết bị làm lạnh nhanh D x R x C = 9070 x 517 x 224 8 Thiết bị nhồi nhuyễn D x R =1320 x 1800
9 Thiết bị bao gói D x R x C = 2350 x 1200 x 2250 10 Thiết bị trao đổi nhiệt bản mỏng D x R x C = 515 x 320 x 920 11 Bồn chứa trung gian D x H = 1320 x 1800
• Khoảng cách giữa các thiết bị chính: chọn 2 m.
• Thiết bị cách tường:chọn 1,6 m.
• Bề rộng của các đi chính trong phân xưởng: chọn 3 m.
• Chiều cao phân xưởng sản xuất 7,2 m.
- Tính diện tích kho ủ dựa vào khối lượng phẩm tối đa trong thời gian ủ, dựa vào kích thước các giá đỡ, các pallet, kích thước các lối đi trong kho, thao tác vận chuyển:
• Theo số lượng giá đỡ tính trên ta sử dụng 10 giá đỡ xếp thành 2 dãy.
• Khoảng cách giữa 2 pallet trên giá đỡ là 0,1 m.
• Khoảng cách pallet với sàn là 0,2m.
• Các lối đi sát tường rộng 1,2 m.
• Khoảng cách giữa hai dãy giá đỡ 0,2m.
⇒ Kích thước kho lạnh: dài x rộng x cao = 9 m x 6 m x 5m.
CHƯƠNG 5
TÍNH CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG 5.1. TÍNH CẤP NHIỆT
5.1.1.Quá trình phối liệu
- Nhiệt độ hỗn hợp ban đầu t1 = 450C - Nhiệt độ phối liệu t2 = 600C
- Nhiệt dung riêng của hỗn hợp dầu: chh = 1,896 kJ/kg0C [1] - Khối lượng hỗn hợp dầu phối trộn trong 1 mẻ: md = 397,807 kg - Nhiệt lượng cung cấp cho quá trình phối trộn:
Qpl = md x chh x (t2 – t1)
= 397,807 x 1,896 x (60 – 45) = 11313,631 kJ
- Với tổn thất nhiệt 5% ta có:
- Nhiệt lượng cần cung cấp cho quá trình phối liệu: Q = Qpl / (100% - 5%)
= 11313,631 / 0,95 = 11909,085 kJ
- Chúng ta sử dụng hơi 3 bar để gia nhiệt nguyên liệu trong quá trình phối trộn. - Lượng hơi 3 bar cần cung cấp cho quá trình phối liệu:
H = Q / (0,9 x r)
+ r = 2141 kJ/kg: ẩn nhiệt hóa hơi của nước ở áp suất 3 bar[3] + 0,9: lượng hơi ngưng 90%
H = Q / (0,9 x r)
= 11909,085/ (0,9 x 2141) = 6,953
- Mỗi ngày, chúng ta làm 3 ca, mỗi ca 8 mẻ, do đó:
-Lượng nhiệt tiêu tốn trong ngày cho quá trình phối liệu trong ngày: Q’pl = Q x (3 x 8)
- Lượng hơi 3 bar cần cung cấp trong ngày: Hpl = H x ( 3 x 8)
= 6,953 x 24 = 166,872 kg
5.1.2. Quá trình nóng chảy lại shortening
- Nhiệt độ hỗn hợp ban đầu t1 = 180C - Nhiệt độ nóng chảy t2 = 700C
- Nhiệt dung riêng của sản phẩm: csp = 1,896 kJ/kg0C[1] - Khối lượng hỗn hợp sản phẩm trong 1 mẻ: msp = 25,126 kg - Nhiệt lượng cung cấp cho quá trình nóng chảy shortening:
Qnc = msp x csp x (t2 – t1)
= 25,126 x 1,896 x (70 – 18) = 2477,222 kJ
- Với tổn thất nhiệt 5% ta có:
- Nhiệt lượng cần cung cấp cho quá trình nóng chảy: Q = Qnc/ (100% - 5%)
= 2477,222 / 0,95 = 2607,603 kJ
- Chúng ta sử dụng hơi 3 bar để gia nhiệt nguyên liệu trong quá trình nóng chảy.
- Lượng hơi 3 bar cần cung cấp cho quá trình nóng chảy: H = Q / (0,9 x r)
+ r = 2141 kJ/kg: ẩn nhiệt hóa hơi của nước ở áp suất 3 bar[3] + 0,9: lượng hơi ngưng 90%
H = Q / (0,9 x r)
= 2607,222/ (0,9 x 2141) = 2,01 kg
- Mỗi ngày, chúng ta làm 3 ca, mỗi ca 8 mẻ, do đó:
-Lượng nhiệt tiêu tốn trong ngày cho quá trình nóng chảy trong ngày: Q’nc = Q x (3 x 8)
= 2607,222 x 24 = 62573,328 kJ - Lượng hơi 3 bar cần cung cấp trong ngày:
Hnc = H x ( 3 x 8)
= 2,01 x 24 = 48,255 kg
5.2. TÍNH CẤP LẠNH
5. 2.1. Quá trình làm lạnh nhanh
- Nguyên liệu được cấp lạnh để giảm nhiệt độ từ 600C xuống 180C để thực hiện quá trình làm lạnh
- Nhiệt độ nguyên liệu ban đầu: t1 = 600C - Nhiệt độ làm lạnh : t2 = 180C
- Nhiệt dung riêng của hỗn hợp : chh = 1,896 kJ/kg0C[1] - Khối lượng nguyên liệu trong 1 mẻ: mhh = 447,368 kg - Nhiệt lượng cần lấy đi cho quá trình làm lạnh:
Qll = mhh x chh x (t1 – t2)
= 447,368 x 1,896 x (60 – 18) = 35624,808 kJ
- Mỗi ngày, chúng ta làm 3 ca, mỗi ca 8 mẻ, do đó:
- Lượng nhiệt cần lấy đi trong ngày cho quá trình làm lạnh: Q’ll = Q x (3 x 8)
= 35624,808 x 3 x 8 = 854995,405kJ 5.2.2. Kho ủ
- Kích thước kho lạnh: dài x rộng x cao = 9 m x 6 m x 5m.
⇒ Thể tích kho lạnh: V = 270 m3
- Nhiệt độ trong kho ủ: 26,70C
- Tổn thất lạnh cho không khí trong phòng kho ủ: Qll = V x p x a x ( ing – itr) Trong đó:
V = 270 m3: thể tích kho lạnh
p = 1,2kg/m3 : khối lượng riêng của không khí ở 26,70C [3] a = 1: hệ số tuần hoàn không khí
ing = 125 kJ/kg : entanpy không khí bên ngoài kho (thời điểm nóng nhất ở Vũng Tàu có độ ẩm 80% và nhiệt độ 370C) [4]
độ 26,7 C)[5]
⇒ Qll = 270 x 1,2 x 1 x (125 - 70) = 17820 kJ
- Tổn thất lạnh qua tường, sàn, trần và chiếu sáng Q’ll : Chọn Q’ll = 30%Qll = 30% x 17820 = 5346 kJ
- Tổng năng suất lạnh cung cấp cho kho ủ:
Q* = Qll + Qll’ = 17820 + 5346 = 23166 kJ.
5.3. TÍNH CẤP HƠI VAØ CẤP NƯỚC 5.3.1. Quá trình phối liệu
- Như đã tính ở trên, ta có:
Lượng hơi 3 bar cần cung cấp trong ngày: Hpl = 166,872 kg
5.3.2. Quá trình nóng chảy - Như đã tính ở trên , ta có:
Lượng hơi 3 bar cần cung cấp trong ngày: Hnc = 48,255 kg
5.3.2. Tính hơi cung cấp cho chạy CIP
- Quá trình chạy CIP sau mỗi ca được thưc hiện như sau: + Tráng rửa thiết bị với nước ấm ở 500C trong 3 phút.
+ Bơm tuần hoàn dung dịch NaOH 1% ở 750C trong 10 phút. + Tráng rửa thiết bị với nước ấm ở 500C trong 3 phút.
+ Thanh trùng thiết bị với nước nóng ở 950C trong 5 phút. + Làm nguội thiết bị với nước ở 300C trong 10 phút. - Chọn hệ thống: Nhãn hiệu Tetra Alcip 100
Điện: 220/400V, AC, 50/60Hz. Năng suất: 6000 l/h.
Công suất điện (bao gồm bơm và bộ điều khiển): 11 kW.
Hệ thống gồm: bồn chứa xút, bồn chứa acid, 1 thiết bị trao đổi nhiệt, bơm, bộ điều khiển.
Kích thước chung 1 hệ thống: D x R x C = 3 x 2 x 3 (m). - Tráng rửa thiết bị với nước ấm ở 500C trong 3 phút:
N1 = Q * T1
+ Q = 6000 kg/h: lưu lượng nước sử dụng cho 1 lần chạy CIP trong 1 giờ. + T1 = 3 phút
N1 = 6000 * (3 / 60) = 300 kg
Lượng hơi 3 bar:
H1 = (N1 * c * (t2 – t1)) / (0,9 * r)
+ c = 4,18 kJ/kg0C: nhiệt dung riêng của nước [3] + t1 = 300C : nhiệt độ nước lạnh
+ t2 = 500C : nhiệt độ nước sau khi gia nhiệt
+ r = 2141 kJ/kg: ẩn nhiệt hóa hơi của nước ở áp suất 3 bar [3] + 0,9: lượng hơi ngưng 90%
H1 = (300 * 4,18 * (50 – 30)) / (0,9 * 2141) = 13,02kg
- Bơm tuần hoàn dung dịch NaOH 1% ở 750C trong 10 phút: Lượng nước:
N2 = Q * T2
= 6000 * (10 / 60) = 1000 kg
Lượng hơi 3 bar:
H2 = (N2 * c * (t2 – t1)) / (0,9 * r) = (1000 * 4,18 * (75 – 30)) / (0,9 * 2141) = 97,62 kg Lượng NaOH 1%: Gk = N2 * 1% = 1000 * 1% = 10 kg
- Tráng rửa thiết bị với nước ấm ở 500C trong 3 phút: Lượng nước:
N3 = Q * T3
= 300 kg Lượng hơi 3 bar:
H3 = (N3 * c * (t2 – t1)) / (0,9 * r)
= (300 * 4,18 * (50 – 30)) / (0,9 * 2141) = 13,02 kg
- Thanh trùng thiết bị với nước nóng ở 950C trong 5 phút: Lượng nước:
N4 = Q * T4
= 6000 * (5 / 60) = 500 kg
Lượng hơi 3 bar:
H4 = (N4 * c * (t2 – t1)) / (0,9 * r)
= (500 * 4,18 * (95 – 30)) / (0,9 * 2141) = 70,51 kg
- Làm nguội thiết bị với nước ở 300C trong 10 phút: Lượng nước:
N5 = Q * T5
= 6000 * (10 / 60) = 1000 kg
- Tổng tiêu hao cho chạy CIP cho từng thiết bị sau mỗi ca: Lượng nước:
Nc = N1 + N2 + N3 + N4 + N5
= 300 + 1000 + 300 + 500 + 1000 = 3100 kg
Lượng hơi 3 bar:
Hc = H1 + H2 + H3 + H4
= 13,02 + 97,62 + 13,02 + 70,51 = 194,17 kg
Lượng NaOH: Gkc = 10 kg
- Tổng tiêu hao cho chạy CIP cho từng thiết bị trong 1 ngày: Lượng nước:
Nn = Nc * 3 = 3100 * 3 = 9300kg Lượng hơi 3 bar:
Hn = Hc * 3 = 194,17 * 3 = 582,51 kg Lượng NaOH: Gkn = Gkc * 3 = 10 * 3 = 30 kg
- Chúng ta sẽ chạy CIP cho 5 thiết bị, do đó:
- Tổng tiêu hao cho chạy CIP cho các thiết bị trong 1 ngày: Lượng nước:
NCIP = Nn * 5 = 9300 * 5 = 46500kg Lượng hơi 3 bar:
HCIP = Hn * 5 = 582,51 * 5 = 2912,55 kg Lượng NaOH: Gkn = Gkn * 5 = 30 * 5 = 150 kg
5.4. TÍNH VAØ CHỌN NỒI HƠI, MÁY CẤP LẠNH, HỆ CẤP NƯỚC 5.4.1. Tính và chọn nồi hơi
- Tổng lượng hơi tính toán sử dụng trong 1 ngày: Htt = Hpl + Hnc + HCIP
= 166,872 + 48,255 +2912,55 = 3127,677 kg
- Với tổn thất trên đường ống dẫn hơi là 5%.
- Chọn lượng hơi dùng để cung cấp cho bồn chứa để giữ nhiệt độ ở 450C là 10%.
⇒ Tổng lượng hơi sử dụng trong 1 ngày: H = Htt / (100% - 15%)
= 3127,677 / 0,85 = 3679,62kg
- Mỗi ngày, nhà máy làm việc 24 giờ - Năng suất bốc hơi tính toán:
Hbh = H / 24 giờ
= 3679,62 / 24 giờ = 153,318kg/h
- Chọn nồi hơi của công ty Hải Tân [22]. - Thông số kỹ thuật:
+ Công suất: 120 kW + Năng suất hơi: 200 kg/h + Dầu DO: 12,44 l/h
+ Diện tích tiếp nhiệt: 6,1 m2
+ Kích thước: dài x rộng x cao: 1750 x 850 x 900 + Van hơi chính: 32 + Van cấp nước: 20 + Van an toàn: 25 + Van xả đáy: 25 + Đường kính ống khói: 180mm 5.4.2. Tính và chọn máy lạnh[2]
- Chọn máy nén lạnh cho thiết bị làm lạnh nhanh
Năng suất lạnh cần cung cấp cho thiết bị làm lạnh:Qll’= 854995,405 kJ Năng suất làm lạnh trong 1h: 854995,405 / 24 = 35624,808 kJ/h = 9,896 kW. - Chọn máy nén lạnh 2AT80 của Long Biên Hà Nội:
+ Tốc độ quay : 600 vòng/ phút. + Số lượng xylanh :2.
+ Đường kính xylanh : 80 mm. + Hành trình pittong : 70 mm.
+ Công suất động cơ máy nén : 7kW. + Điện áp : 220/380V.
+ Năng suất lạnh : 11,6 kW.
- Chọn máy lạnh cho kho lạnh
- Năng suất lạnh cần cung cấp kho ủ: Q* = 23166 kJ
- Năng suất lạnh cần cung cấp trung bình 1h: Q* =23166 /24 = 965,25kJ/h=268,125 W.
- Chọn máy lạnh của hãng Gao Xiang Trung Quốc loại FNH – 0.6/2 + Năng suất lạnh : 581 W
+ Số quạt điện : 1 cái
+ Đường kính quạt : 200 mm. + Lưu lượng không khí: 430 m3/h
+ Công suất động cơ : 35 W.
+ Diện tích trao đổi nhiệt: 2 m2.
5.4.3. Tính và chọn hệ thống cấp nước
- Nhà máy sử dụng nước để chạy CIP, nước sinh hoạt và các hoạt động khác. Lượng nước sử dụng cho quá trình chạy CIP trong 1 ngày:
NnCIP = 46500kg.
Lượng nước dùng cho sinh hoạt và các hoạt động khác : Nk= 20% NnCIP = 9300 kg
Lượng nước dùng để giữ nhiệt bồn chứa nguyên liệu: Ng = 10% NCIP = 4650 kg Tổng lượng nước cần dùng trong 1 ngày:
Mn = Nk + NnCIP + Ng
= 9300 + 46500 + 4650 = 60450 kg.
- Với tổn thất trên đường ống là 5%
M = Mn / (100% - 5%) = 60450/ 0,95
= 63631,578 kg = 63,63m3
- Chọn bồn chứa nước có kích thước: + Đường kính: 6 m
+ Chiều cao: 3 m
Sức chứa của bồn: V = r * (6/2)2 * 3 = 84,823 m3
- Chiều cao của đài nước phải tạo được áp lực và áp lực đó phải thắng được áp lực toàn bộ trong đường ống.
Chiều cao của đài nước: Hđ = H1 + H2 + Z1 – Zđ
+ H1 = 7,2 m: Chiều cao phân xưởng + H2 = 2 m: Trở lực đường ống
+ Z1 – Zđ = 4 m : Chênh lệch độ cao của phân xưởng và đài nước Hđ = H1 + H2 + Z1 – Zđ
= 7,2 + 2 + 4 = 13,2 m
- Chọn chiều cao đài nước là 14 m.
5.5. TÍNH CẤP ĐIỆN
Bảng 5.1: Bảng tổng hợp công suất các thiết bị
STT Thiết bị Công suất (kW)
1 Phối trộn 0,37285
2 Bơm( 7 cái) 9,7
3 Thiết bị làm lạnh 62,5
4 Thiết bị nhồi nhuyễn 37
5 Thiết bị trao đổi nhiệt bản mỏng 35