6.1/ Tính và chọn nồi hơi [4],[13]
Hơi được dùng trong các cơng đoạn
- Gia nhiệt trước khi trộn sữa (sữa tươi, AMF) - Thanh trùng
- Cơ đặc
- Chuẩn bị dung dịch syrup - Vệ sinh thiết bị
6.1.1/ Gia nhiệt khi chuẩn hố (hiệu chỉnh béo, hiệu chỉnh hàm lượng chất khơ)
- Khối lượng sữa cần phối trộn trong 1 ngày: msữa = 39.021 kg/ngày - Nhiệt dung riêng của sữa tươi: csữa = 3,9kJ/kgK
- Nhiệt độ đầu vào: tsữa 1 = 60C
- Nhiệt độ cao nhất khi gia nhiệt: tsữa 2 = 650C
- Nhiệt lượng cần cung cấp: Q1 = msữa * csữa *(tsữa 2 – tsữa 1)/0,95 = 9.451.297 kJ/ngày
- Xem tổn thất nhiệt ra mơi trường ngồi trong quá trình:
• Hơi trao đổi nhiệt cho nước: 5%
• Nước trao đổi nhiệt cho sữa: 5% - Chọn nhiệt độ nước trao đổi nhiệt:
• tnước 1 = 1000C
• tnước 2 = 900C
- Lượng nước cần cung cấp: Gnước = Q1/ (Cnước *( tnước 1- tnước 2)) Cnước: nhiệt dung riêng trung bình của nước trong khoảng 90-1000C Cnước = 4.180 J/kgđộ
Vậy Gnước = 226.108 kg
Trong đĩ:
r = 2.141 kJ/kg: ẩn nhiệt hố hơi của nước ở áp suất 3 bar.
6.1.2/ Thanh trùng
- Khối lượng sữa cần thanh trùng trong 1 ngày: m2 =40.574 kg/ ngày - Nhiệt dung riêng của sữa : csữa = 3,9 kJ/kgK
- Sau khi trao đổi nhiệt với sữa đã thanh trùng, sữa được nâng nhiệt độ 600C lên khoảng: t21= 700 C
- Sữa được gia nhiệt lên : t22 = 820C
- Nhiệt lượng cần cung cấp: Q2 = m2.csữa.(t22– t21)/ 0,95 = 1.998.803 kJ/ ngày - Lượng hơi 3 bar cần cung cấp: Ghơi 2= Q2 / (0,95*r) = 983 kg/ ngày
Trong đĩ:
• Tổn thấ hơi trao đổi nhiệt cho nước: 5%
• Tổn thất nước trao đổi nhiệt cho sữa: 5%
• r = 2.141 kJ/kg: ẩn nhiệt hố hơi của nước ở áp suất 3 bar
6.1.3/ Cơ đặc
Sữa cơ đặc cĩ đường:
- Tổng khối lượng nguyên liệu cần cơ đặc: m31 = 25.056 kg/ ngày - Nồng độ đầu vào: 35%
- Nồng độ đầu ra: 73%
- Khối lượng nguyên liệu sau cơ đặc: m32 =25.056*35/73 = 12.013 kg - Khối lượng nước bốc hơi: mnước 1 = 25.056 – 12.013 = 13.043 kg - Nhiệt độ cơ đặc: 700C
- Ẩn nhiệt hố hơi của nước ở 700C: r70 = 2.333 kJ/kg - Ẩn nhiệt hố hơi của nước ở áp suất 3 ba: r = 2.141 kJ/kg
• Hơi thứ sinh ra được tận dụng làm hơi gia nhiệt cho quá trình cơ đặc ở các nồi sau, do đĩ sẽ giúp tiết kiệm lượng hơi 10-20%( chọn 15%)
• Tổn thất nhiệt: 5%
- Nhiệt lượng cần cung cấp: Q3 = mnước 1 *r70/0,95
- Vậy lượng hơi cung cấp cho quá trình cơ đặc sữa cĩ đường Ghơi 3 = mnước 1 *r70/(0,95*r) = 14.960 kg/ ngày
Sữa cơ đặc khơng đường:
- Tổng khối lượng nguyên liệu cần cơ đặc: m41 = 20.905 kg/ ngày - Nồng độ đầu vào: 15%
- Nồng độ đầu ra: 26%
- Khối lượng nguyên liệu sau cơ đặc: m42 =20.905*15/26 = 12.060 kg - Khối lượng nước bốc hơi: mnước 2 = 20.905 – 12.060 = 8.845 kg - Nhiệt độ cơ đặc: 700C
- Ẩn nhiệt hố hơi của nước ở 700C: r70 = 2.333 kJ/kg
Hơi thứ sinh ra được tận dụng làm hơi gia nhiệt cho quá trình cơ đặc ở các nồi sau, do đĩ sẽ giúp tiết kiệm lượng hơi 10-20%(chọn 15%)
Tổn thất nhiệt: 5%
- Nhiệt lượng cần cung cấp: Q4 = mnước 2 *r70/ 0,95
- Vậy lượng hơi cung cấp cho quá trình cơ đặc sữa khơng đường Ghơi 4 = 10.145 kg/ngày
6.1.4/ Tiệt trùng UHT
- Khối lượng sữa cần tiệt trùng UHT trong 1 ngày: m5 = 20.905 kg - Nhiệt dung riêng của sữa : c5 = 3,9 kJ/kgK
- Sau khi trao đổi nhiệt với sữa đã tiệt trùng, sữa được nâng lên nhiệt độ khoảng: t51 = 1200C
- Nhiệt độ tiệt trùng UHT: t52 = 1400C
- Nhiệt lượng cần cung cấp: Q5 = m5.c5.(t52 – t51)/0.95 = 1.716.410 kJ/ ngày - Lượng hơi 6 bar cần cung cấp: Ghơi 5 = . Q5 / (0,95*r5) = 871 kg/ ngày Trong đĩ:
Tổn thất nhiệt ra mơi trường ngồi 5%
r5 = 2.075 kJ/kg: ẩn nhiệt hố hơi của nước ở áp suất 6 bar
6.1.5/ Chuẩn bị dịch syrup
Hơi dùng gia nhiệt cho quá trình chuẩn bị syrup - Nồng độ dung dịch syrup: 45%
- Khối lượng dung dịch syrup: 5.387 kg
- Khối lượng nước cần gia nhiệt: mnước = 2.963 kg - Nhiệt độ nước lúc đầu: tn1 = 350C
- Tổn thất nhiệt: 5%
- Nhiệt dung riêng trung bình của nước từ 35-1000C: cnước = 4,18 kJ/kg.độ - Ẩn nhiệt hố hơi của nước ở 3 bar: r = 2.141 kJ/ kg
Vậy nhiệt lượng hơi cần cung cấp: Q6 = mnước*cnước* (tn2 – tn1)/0,95 = 847.418 kJ Khối lượng hơi 3 bar cần cung cấp: Ghơi 6 = Q6/r = 396 kg/ngày
6.1.6/ Gia nhiệt AMF
- Khối lượng AMF cần dùng trong 1 ngày: mAMF = 384 kg - Nhiệt dung riêng của AMF: cAMF = 2,2 kJ/kg.độ
- Nhiệt độ ban đầu của AMF: t61 = 300C - Nhiệt độ AMF sau khi đun nĩng: t62 = 600C
- Lượng nhiệt cần cung cấp: Q= mAMF *cAMF*(t62 – t61)/0,95 = 26.678 kJ/ ngày - Lượng hơi cần cung cấp : Ghơi 7 = Q/(0,95*r) = 13 kg/ ngày
Với:
• Tổn thấ hơi trao đổi nhiệt cho nước: 5%
• Tổn thất nước trao đổi nhiệt cho AMF: 5%
• r = 2141 kJ/kg: ẩn nhiệt hố hơi của nước ở áp suất 3 bar
6.1.7/ Vệ sinh
- Thiết bị CIP Tetra Alcip10 của Tetrapak tiêu thụ lượng hơi (3 bar) tối đa : 440 kg/h
- Thời gian chạy CIP: 1.280 phút = 21h
- Vậy lượng hơi cần cung cấp: Ghơi 8 = 440*21 =9240 kg/ ngày - Tổng lượng hơi cần dùng trong một ngày:
G = Ghơi 1 + Ghơi 2 + Ghơi 3 + Ghơi 4 + Ghơi 5 + Ghơi 6 + Ghơi 7 + Ghơi 8 = 41.255 kg/ ngày Lượng hơi dùng trung bình trong một ngày: 41.255/24 =1.719 kg/h
Với hệ số sử dụng 1,4, lượng hơi dùng trong một giờ: 1.719*1,4 = 2.407 kg/h
Chọn nồi hai nồi hơi SB-1500 của SAZ Boiler
+ Năng suất bốc hơi: 1.500 kg/h + Aùp suất hơi tối đa: 15 at
+ Tiêu hao dầu FO: 96 kg/h (105 l/h) + Cơng suất: 30 kW
+ Kích thước: dài 2.700mm, rộng 1.500mm, cao 2.300mm + Khối lượng: 2.000kg
6.2/ Tính nước
- Nước dùng cho sản xuất - Nước dùng cho sinh hoạt
Nước dùng cho sản xuất:
• Nước nguyên liệu : 10 m3/ ngày
• Nước dùng cho các quá trình:
- Trao đổi nhiệt : 20m3/ ngày - Thanh trùng : 20 m3/ ngày - Tiệt trùng : 20 m3/ ngày - Ngưng tụ hơi trong barometer : 10m3/ ngày - Nồi hơi : 40m3/ ngày - Vệ sinh : 100m3/ ngày
Nước dùng cho sinh hoạt: chiếm khoảng 20% nước dùng cho sản xuất
6.3/ Tính điện
- Điện cho chiếu sáng: dùng bĩng đèn huỳnh quang
+ Chiều dài bĩng: 1,2m + Đường kính bĩng: 38mm + Cơng suất: 40W
+ Điện áp: 220V
- Điện dùng cho trang thiết bị
Bảng 6.1: Cơng suất điện dùng cho các thiết bị
Loại thiết bị Cơng suất (kW) Số lượng
Bơm vận chuyển 1,5 12
Bơm chân khơng 3 1
Phối trộn 18,55 1
Đồng hố 118 1
Cơ đặc 52 1
Kết tinh 3 2
Rĩt 20 2
Máy dâïp nắp lon 10 2
Máy dập đáy lon 10 2
Máy làm thân lon 7,5 1
Vệ sinh 23
Nồi hơi 30 2
Tổng lượng điện sử dụng: 812 KW Chọn máy biến áp TM – 750 của Nga + Cơng suất định mức: 750 kVA + Điện áp vào: 22 kV
+ Điện áp ra: 400V hoặc 220V
6.4/ Tính lạnh [5]
6.4.1/ Làm lạnh sữa tươi nguyên liệu
- Khối lượng sữa tươi cần dùng trong 1 ngày: m1 =39.021 kg - Nhiệt dung riêng của sữa tươi :c1 = 3,9 kJ/kgđộ
- Nhiệt độ sữa tươi lấy ra khỏi xe bồn: t11 = 60C - Nhiệt độ sữa tươi khi bảo quản lạnh : t12 = 40C - Nhiệt lượng làm lạnh sữa tươi nguyên liệu:
Q1 = m1*c1*(t11 – t12) = 304.364 kJ - Nhiệt lượng giữ lạnh cho sữa tươi khi bảo quản trong bồn: Q’1
Chọn Q’1 = 10%Q1 = 30.436 kJ
6.4.2/ Làm nguội, kết tinh
- Khối lượng sữa cần làm nguội: m2 =12.013 kg - Nhiệt dung riêng của sữa tươi :c2 = 3 kJ/kgđộ - Nhiệt độ sữa ban đầu: t21 = 700C
- Nhiệt độ sữa lúc sau: t22 = 280C - Nhiệt lượng làm lạnh sữa: ..
Q2 = m2*c2*(t21 – t22) = 1.513.638 kJ
6.4.3/ Làm nguội bổ sung phụ gia
- Khối lượng sữa cần làm nguội:m3 =12060 kg - Nhiệt dung riêng của sữa tươi :c3 = 3 kJ/kgđộ - Nhiệt độ sữa ban đầu: t31 = 700C
- Nhiệt độ sữa lúc sau: t32 = 140C
- Nhiệt lượng làm lạnh sữa tươi nguyên liệu:
Q3 = m3*c3*(t31 – t32) = 2.026.080 kJ
6.4.4/ Làm nguội sữa tiệt trùng ( cơ đặc khơng đường)
- Khối lượng sữa tiệt trùng UHT trong 1 ngày: m2 = 12.060 kg - Nhiệt dung riêng của sữa: c2 = 3 kJ/kgđộ
- Sữa tiệt trùng 1400C được làm nguội về 400C - Nhiệt lượng làm nguội sữa tiệt trùng UHT:
Q4 = m4*c4*(t41 – t42) = 3.618.000 kJ Chọn máy nén - Chất tải lạnh là nước ở 20C - Xem tổn thất lạnh 5% - Tổng nhiệt lượng cần làm lạnh Q = (Q1 + Q’1 + Q2 + Q3 + Q4)/0,95 = 4.078.440 kJ/ ngày - Tải lạnh trung bình: Qtb = Q / 24 = 169.935 kJ/h - Chọn hệ số sử dụng đồng thời k = 1,6
- Năng suất lạnh tối thiểu của máy nén: QMN = Qtb . k = 271.896 kJ/h = 65.047 kcal/h
Chọn 2 máy nén pitton 2 cấp nén N62A của MYCOM (hãng Mayekawa Nhật): + Năng suất lạnh: 39,8 . 103 kcal/h
+ Đường kính pitton: 95mm + Hành trình pitton: 76mm + Số xilanh: 8
+ Tốc độ quay: 1200 vịng/phút + Thể tích quét: 310,3 m3/h + Cơng suất trên trục: 26,3 kW