b. Nhận xét về nội dung của luận văn tốt nghiệp
4.5.3Tính lƣợng nấm men Angel Trung Quốc
Loại men này có những ƣu điểm sau:
Chịu đƣợc nhiệt độ cao và hoạt động đƣợc trong khoảng nhiệt độ rộng. Chịu đƣợc những điều kiện bất lợi trong quá trình lên men nhƣ pH thấp và hoạt động đƣợc trong khoảng pH rộng .
Bảng 4.7: Ảnh hƣởng nhiệt độ đến sự lên men của nấm men Angel Trung Quốc
Chương 4. Cân bằng vật chất
SVTH: Trần Trọng Nguyên 33 Đây là một thuận lợi cho sản xuất cồn vì khi sử dụng loại nấm men này sẽ giảm chi phí trọng việc giải nhiệt dịch cháo sau khi đƣờng hóa. Với loại enzym này trong quá trình lên men nên khống chế nhiệt độ trong khoảng 30÷400C, nếu nhiệt độ tăng đến 43÷440C một số tế bào nấm men bị sốc nhiệt và yếu đi nên hiệu quả kém. Trong trong sản xuất với công nghệ nấu và dịch hóa liên tục lƣợng men khô cần thiết cho lên men 1,5g/1kg tinh bột.
mmen = 3269,416 × 1,5 = 4904,12 g 5 kg 4.6 Tính lƣợng chất sát trùng Na2SiF6 Trong đƣờng hóa sử dụng chất sát trùng có tỷ lệ 2 0 /000 so lƣợng dịch cháo : 2 23162,838 4, 633 10000 sattrung m kg.
4.7 Tính cân bằng cho công đoạn lên men
Với lƣợng men giống là 10% nhƣng lấy từ dịch đƣờng hóa ra nên khối lƣợng của dịch lên men xem nhƣ không đổi và bằng khối lƣợng dịch sau đƣờng hóa. Lƣợng dịch sau khi đƣờng hóa là:
mlênmen = mdungdich + mTer + mSpy + msattrung 22772,438 kg.
Với khối lƣợng riêng của dung dịch đƣờng là d1,087 kg/lít do đó ta có thể tích lƣợng dịch lên men là: 22772, 438 20950 1, 087 lenmen V lít.
4.7.1 Lƣợng cồn khan thu đƣợc sau khi lên men
Theo lý thuyết lƣợng cồn khan tạo ra đƣợc sau lên men là:
tb con lt
V =m x 0,71969=3269,416 x 0,71969 = 2352,966lít.
Nhƣng do có tổn thất từ đầu cho đến sau lên men nên lƣợng cồn thực tế là: Tổn thất do nguyên liệu: 0,2 %.
Tổn thất do nấu, đƣờng hóa, lên men: 8,8 %.
Tổn thất không xác định: 1%. Vậy tổng tổn thất sau lên men: 10 %. → Lƣợng tinh bột tổn thất: 3269, 416 10 326,942
100
kg. Quy ra lƣợng cồn khan là: 326,942 x 0,71969 = 235,297 lít.
Lƣợng cồn thực tế trong giấm chín sau khi lên men là:
( ) ( ) ( ) 2352,966 235, 297 2117, 669
con tt con lt con tonthat
V V V lít.
SVTH: Trần Trọng Nguyên 34
4.7.2 Tính độ cồn trong giấm chín sau lên men
Tính lƣợng CO2 tạo ra theo phƣơng trình (4.2) ta có: Cứ 92kg cồn tạo ra thì cũng sinh ra 88kg CO2
Vậy 1670,865 kg cồn tạo ra thì sinh ra mCO2 kg CO2 → 2 1670,865 88 1598, 22 92 CO m kg.
Vậy lƣợng giấm chín còn lại là :
2
âm 22772,438 1598, 22 21174, 218 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
gi lenmen CO
m m m kg.
Tỷ trọng giấm chín là d = 1,05 kg/l. Vậy thể tích của giấm chín là: âm 21174, 218 20166 1, 05 gi V lít. Độ cồn trong giấm chín là: % cồn (v/v) = ôn giâm 2117, 699 100% 100% 10,502% 20166 c V V V.
% cồn (theo khối lƣợng) = ôn giâm 1670,865 100% 100% 7,891% 21174, 218 c m m
4.8 Tính cân bằng cho công đoạn chƣng cất
Tổn thất của quá trình chƣng cất tính theo % tinh bột là: 5%.
Vậy lƣợng tinh bột tổn thất là : 5 3269, 416 5 163, 471 100 100 tonthat tb m m kg. Quy ra cồn khan : 163,4711 × 0,71969 = 117,649 lít. Hay tƣơng đƣơng: 117,649 × 0,789 = 92,825 kg. Vậy lƣợng cồn thu đƣợc sau tinh luyện là:
mcồn =1670,865 – 92,825 = 1578,040 kg. Hay tƣơng đƣơng: ôn
ôn 1578,04 2000, 051 0, 789 0, 789 c c m V lít 2000 lít.
Chương 4. Cân bằng vật chất
SVTH: Trần Trọng Nguyên 35
4.9 Tính cân bằng cho hệ thống chƣng luyện
Tính cân bằng cho hệ thống chƣng luyện (tính cho 100 kg giấm) theo sơ đồ chƣng luyện tháp 3: [7, 194÷199]
Hình 4.1: Sơ đồ cân bằng vật chất và cân bằng nhiệt cho hệ thống chƣng luyện Tổn thất chƣng luyện là 5 % ta phân bố nhƣ sau: tháp thô: 2,3%, tháp andehyt: 0,5%, tháp tinh: 2,2%.
4.9.1 Tính cân bằng cho tháp thô
4.9.1.1 Cân bằng vật chất (tính cho 100 kg giấm)
Theo sơ đồ chƣng luyện (hình 4.1) ta có:
Lượng vào tháp:
Lƣợng giấm chín đi vào tháp thô: M. Lƣợng hơi đi vào tháp thô: H1.
Ra khỏi tháp:
Sản phẩm đỉnh ra tháp: G1 Lƣợng bã thải: B Do đó ta có phƣơng trình cân bằng vật chất. M + H1 = G1 + B.
Vì tính cho 100kg giấm nên ta có (M = 100kg): 100 + H1 = G1 +B (4.4)
SVTH: Trần Trọng Nguyên 36 Mặt khác, lƣợng bã rƣợu (B) bằng lƣợng (H1) ngƣng tụ cộng với lƣợng giấm thừa còn lại R.
Thay B = H1 + R vào (4.4) ta có: 100 + H1= G1 + H1 + R.
→ R = 100 - G1. (4.5)
4.9.1.2 Cân bằng nhiệt lượng
Phƣơng trình cân bằng rƣợu ở tháp thô khi bỏ qua tổn thất rƣợu theo bã: 100.X = G1 .Y
Trong đó, X - nồng độ rƣợu trong giấm, % khối lƣợng. Y - nồng độ rƣợu trong hơi bay ra, % khối lƣợng. G1 = 100. X
Y (4.6)
Tra từ bảng Phụ lục II: Quan hệ giữa nồng độ rượu và nhiệt độ sôi và dùng công thức nội suy ta tính đƣợc: với % khối lƣợng rƣợu trong giấm là 7,891 % thì % khối lƣợng rƣợu tƣơng ứng trong thể hơi là 47,285 %.[1, 264÷265] (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Từ (4.6) → G1 = 100. 7,891 =16,690 kg.
47,285 → R = 100 - G1 = 83,310 kg. Từ phƣơng trình cân bằng nhiệt của tháp thô:
100.c.t + H1 = (R + H1)cbtb + G1i1 + Q1.
(4.7)
H1 = lƣợng hơi cấp cho tháp thô, kg.
c, cb - tỉ nhiệt của giấm và bã rƣợu, kcal/kg.0C. t, tb - nhiệt độ của giấm và bã rƣợu,0C.
i, i1 - nhiệt hàm hơi của nƣớc và hơi rƣợu, kcal/kg.
Q1 – tổn thất nhiệt quanh tháp thƣờng lấy bằng 500 kcal/100kg giấm.
t = 750C (nhiệt độ của giấm sau khi qua bình hâm trong thực tế từ 70-800C, ta lấy giá trị trung bình để tính ).
1 1 1 1 . 100 . H = b b b b Rc t G i c t Q i c t
Chương 4. Cân bằng vật chất
SVTH: Trần Trọng Nguyên 37 Với nồng độ cồn trong giấm chín đi vào tháp thô là 7,891 %, tra bảng Phụ
lục II: Quan hệ giữa nồng độ rượu và nhiệt độ sôi của và dùng công thức nội suy
tính ra nhiệt độ sôi của giấm chín là t292,68 0C. Ta lấy nhiệt độ của bã rƣợu bằng nhiệt độ sôi của giấm tb= t2. [1, 264÷265]
Cũng tra từ bảng phụ lục II: Quan hệ giữa nồng độ rượu và nhiệt độ sôi của cuốn sách trên, với % khối lƣợng rƣợu trong giấm là 7,891 % thì % khối lƣợng rƣợu tƣơng ứng trong thể hơi là 47,285 %.
Nồng độ rƣợu thực tế trong bã rượu thƣờng vào khoảng 0,015-0,03 % V
tƣơng đƣơng với % khối lƣợng là 0,01% , tra bảng Phụ lục II: Quan hệ giữa nồng độ rượu và nhiệt độ sôi ta đƣợc % khối lƣợng tƣơng ứng trong thể hơi là
0,13%.
Tiếp tục tra bảng Phụ lục VI: Nhiệt hàm hơi của hơi rượu – nước ở các nồng độ khác nhau khi bay hơi và ngưng tụ ở áp suất 760 mmHg, ta tính đƣợc tỉ
nhiệt trung bình của giấm và bã rƣợu lần lƣợt là: [1, 272]
c 0,97 kcal/kg.độ. cb 1,00 kcal/kg.độ.
Từ bảng Phụ lục VI: Nhiệt hàm hơi của hơi rượu – nước ở các nồng độ khác nhau khi bay hơi và ngưng tụ ở áp suất 760 mmHg ta cũng tra đƣợc nhiệt
hàm hơi của hơi rƣợu ở 47,285 % khối lƣợng hơi là: i1 470,11 kcal/kg.
Mặt khác, hơi nƣớc cấp vào tháp phải giữ đƣợc nhiệt độ của đáy tháp ổn định ở 103-1050C. Ta chọn nhiệt độ của hơi nƣớc cấp vào tháp là 1060C, nhiệt hàm của hơi nƣớc đƣợc tính theo công thức:
i = r + chn . thn = 597,3 + 0,44 x 106 i = 643,94 kcal/kg.
r: ẩn nhiệt hóa hơi của nƣớc, kcal/kg. chn: tỉ nhiệt của hơi nƣớc, kcal/kg.độ.
Thay các giá trị c, cb, t, tb, i, i1 vừa tìm đƣợc vào (3.4) ta đƣợc:
1 (83,31 x 1 x 92,68) + (16,690x 470,11) - (100 x 0,97 x 75) + 500 H = (643,94 -1 x 92,68) 1 H =15,950 kg.
SVTH: Trần Trọng Nguyên 38
4.9.2 Tính cân bằng cho tháp aldehyt (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
4.9.2.1 Cân bằng hơi
Tiêu hao hơi cho tháp aldehyt phụ thuộc và sơ đồ công nghệ, hàm lƣợng este và aldehyt cũng nhƣ mức độ làm sạch sản phẩm. Lƣợng hơi tiêu hao cho tháp aldehyt trong thực tế có thể từ 0,4 đến 1,5 kg/kg cồn khan. Đối với sơ đồ gián tiếp chúng ta lấy 1,0 kg hơi/ kg cồn khan. Do đó tiêu hao hơi H2 cho tháp aldehyt là: [1, 197]
H2 = 1. G1. Y1 = G1.X1 kg (4.8)
Y1- nồng độ rƣợu trong hơi ra khỏi tháp thô cũng bằng nồng độ X1 trong chất lỏng ngƣng tụ đi vào tháp aldehyt theo % khối lƣợng.
H2= G1.Y1 = 16,690 x (47,285/100) = 7,892 kg.
4.9.2.2 Cân bằng vật chất
Phƣơng trình cân bằng vật chất: G1 + H2 = A + G2
Giả sử lƣợng cồn đầu A lấy ra không đáng kể, có thể xem A = 0. Do đó: G2 = G1 + H2 = 16,690 + 7,892 = 24,582 kg (4.9)
Dựa vào (4.8) và (4.9) ta suy ra, lƣợng rƣợu đi vào tháp G1X1 và ra khỏi tháp G2X2 gần bằng nhau:G1X1 G2X2.
→ X2 G X /G = (16,690x47,285)/24,582 = 32,105 %1 1 2 .
Trong thực tế lƣợng cồn đầu lấy ra khoảng 3 đến 5% nhƣng lại có lƣợng hơi H2O ngƣng tụ lại tháp nên xét về khối lƣợng dịch vào và ra khỏi tháp có thể xem là bằng nhau. Tuy nhiên, nồng độ rƣợu đi vào tháp tinh sẽ thấp hơn so với nồng độ cồn thô vào tháp aldehyt.
4.9.2.3 Cân bằng nhiệt lượng
Phƣơng trình cân bằng nhiệt:
1. .1 1 2 . . .a a 2 2 2 . .a .a 2
G c t H i v A c t G c t v A i A i Q
Thay G2 = G1 + H2 và Aia = 0 rồi chuyển vế ta đƣợc:
v.A.(ia -cata ) = G1.(c1.t1 – c2t2 ) + H2.(i – c2.t2) – Q2 Biết rằng v.A.(ia - cata) = F.ra
Chương 4. Cân bằng vật chất
SVTH: Trần Trọng Nguyên 39
(4.10)
G1 – khối lƣợng hỗn hợp rƣợu đi vào tháp aldehyt, kg (16,690 kg).
G2 – khối lƣợng hỗn hợp rƣợu đi vào tháp tinh, kg (24,582). H2 – khối lƣợng hơi vào tháp aldehyt, kg (7,892 kg)
c1 =0,806 - tỉ nhiệt của hỗn hợp rƣợu ( 47,285 % khối lƣợng lỏng ) vào tháp aldehyt , kcal/kg.
c2 =0,843 - tỉ nhiệt của hỗn hợp rƣợu ( 32,105 % khối lƣợng lỏng ) ra tháp aldehyt , kcal/kg.
ca - tỉ nhiệt của hỗn hợp rƣợu ra khỏi đỉnh tháp aldehyt , kcal/kg. t1 = 83 : nhiệt độ của hỗn hợp đi vào tháp aldehyt,0C.
t2 = 84 : nhiệt độ của hỗn hợp đi ra khỏi tháp andehyt,0C. ta = nhiệt độ của hỗn hợp hồi lƣu, 0C.
A – lƣợng cồn đầu lấy ra, kg.
v - tỉ số hồi lƣu.
ia – nhiệt hàm hơi của rƣợu ra khỏi đỉnh tháp, kcal/kg.
i – nhiệt hàm hơi của hơi nƣớc cấp vào tháp aldehyt, kcal/kg. Q2 – tổn thất nhiệt, lấy bằng 500 kcal. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
311,854
a
r : Ẩn nhiệt hóa hơi của hỗn hợp rƣợu hồi lƣu ở nồng độ32.105%
khối lƣợng, kcal/kg.
Thay các giá trị trên vào (4.10), ta đƣợc:
1.( .1 1 2 2) 2( 2 2) 2 a G c t c t H i c t Q F r 16,690 x (0,806 x 83 - 0,843 x 84) + 7,892 x (643,94 - 0,843 x 84)-500 = 12,43 kg. 311,854 F
SVTH: Trần Trọng Nguyên 40
4.9.3 Cân bằng cho tháp tinh
4.9.3.1 Cân bằng vật chất
Phƣơng trình cân bằng vật chất: G2 + H3 = D + W (4.11) Lƣợng nƣớc thải ra ở đáy tháp:
W = G2 + H3 - D (4.12)
Để tiện cho việc tính toán, ta xem tổn thất rƣợu theo bã rƣợu và nƣớc thải trong quá trình chƣng cất là không đáng kể, thì phƣơng trình cân bằng rƣợu ở tháp tinh có thể viết : 100 X = D. Xd , kg. → D = 100.X/Xd. (4.13) X = 10,502% V : nồng độ cồn trong giấm chín. Xd = 96,5% V : nồng độ cồn sản phẩm lấy ra. Ta có dgiấm = 1,05 kg/lít. D = 10,365 lít cồn 96,5 %V. Quy ra cồn 100% V ta đƣợc: 10,002 lít. Tƣơng ứng với khối lƣợng cồn là: 10,002 x 0,789 = 7,892 kg.
Tổng tổn thất ở khâu chƣng cất là 5% ( 117,649 lít cồn khan đã tính ở trên). Cứ 21174,218kg giấm chín sau khi chƣng cất mất đi 117,649lít cồn khan Vậy với 100 kg giấm đem chƣng cất thì lƣợng cồn khan mất đi sẽ là vtổn thất lít.
→ vtổn thất = 0,555 lít.
Vậy lƣợng cồn khan thu đƣợc trong 100 kg giấm chín là: D’ = D - vtổn thất = 10,002– 0,555 = 9,447 lít cồn khan.
→ 21174,218 kg giấm chín sau khi chƣng cất sẽ thu đƣợc 2000,328 2000 lít cồn khan.
100X 100 x 10,502
D= = 10,42 lít.
Chương 4. Cân bằng vật chất
SVTH: Trần Trọng Nguyên 41
4.9.3.2 Cân bằng nhiệt lượng
G2.c2.t2 + H3.i + v.D.cd.td = v.D.id + D.cd.td + W.cW.tW + Q3 Biết: v.D.id – v.D.cd.td = v.D.(id – cd.td) = F1.r1.
Thay và chuyển vế ta có:
H3.i + G2.c2.t2 = F1.r1 + D.cd.td + W.cW.tW + Q3. (4.14) Thay W = G2 + H3 - D ở (13) vào (15) và thƣc hiện phép tính ta đƣợc:
1 1 w w d d 2 w w 2 2 3 3 w w F r - D (c t - c t ) + G (c t -c t ) + Q H = i - c t (4.15)
Đối với cồn 96,5%V, ta có:cd = 0,898 kcal/kg, td =78,3 0C, r =231,5 kcal/kg. Lấy: cw = 1, và tw = 1030C.
Và c2 =0,843 kcal/kg; t2 = 840C các giá trị đã biết ở trên. Q – tổn thất nhiệt thƣờng lấy bằng 600 kcal/100 kg giấm. Thay các giá trị trên vào (4.15), ta đƣợc:
1 2 3 231,5F - 32,6866D + 32,188G + 600 H = 540,94 kg. (4.16) Với: D = 8,255 kg và G2 = 24,582 kg.
Chọn tỉ số hồi lƣu v = 6, suy ra F1 = v.D = 49,53 kg. Thay các giá trị trên vào (4.16), ta đƣợc: H3 = 23,270 kg. Lƣợng nƣớc thải ở tháp tinh: W = G2 + H3 – D = 39,597 kg. Nhiệt lƣợng cần lấy đi ở bình ngƣng tụ hồi lƣu của tháp tinh: Q’ = v. D. r1 11466,2 kcal.
SVTH: Trần Trọng Nguyên 42 Bảng 4.8: Tổng hợp cân bằng sản phẩm (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
STT Nguyên liệu và bán thành phẩm Đơn vị Ngày (2000 lít)
1 Gạo tấm kg 4225,143 2 Nƣớc hòa bột Kg 16900,572 3 Dịch bột kg 21125,715 4 Dịch cháo kg 23162,838 5 Dịch đƣờng hóa kg 22764,505 6 Dịch lên men lít 22772,438 7 Termamyl SC ml 1000 8 Spyrizym Plus ml 2300 9 Nấm men Angel TQ kg 5 10 Na2SiF6 kg 4,633
11 Lƣợng giấm sau khi lên men kg 21174,218
12 Lƣợng hơi bốc lên từ tháp thô (G1) kg 3533,977 13 Lƣợng hơi cấp cho tháp thô (H1) kg 3377,288 14 Hỗn hợp rƣợu nƣớc đáy tháp aldehyt (G2) kg 5205,046 15 Lƣợng hơi cấp cho tháp aldehyt (H2) kg 1671,069 16 Lƣợng hơi cấp cho tháp tinh (H3) kg 4927,241
17 Cồn sản phẩm (cồn 100% V) kg 1578,326
18 Lƣợng nƣớc thải tháp tinh (W) kg 8384,355
Chương 5. Tính toán và chọn thiết bị
SVTH: Trần Trọng Nguyên 43
CHƢƠNG 5. TÍNH TOÁN VÀ CHỌN THIẾT BỊ
5.1 Chọn thiết bị cho khâu chuẩn bị nguyên liệu
5.1.1 Cân
Dùng cân để xác định đúng lƣợng nguyên liệu trƣớc khi đem ngiền, nguyên liệu dạng hạt với khối lƣợng cần dùng cho một ngày là 4225,143kg nên sử dụng loại cân bàn có giới hạn cân 500kg. Cân nhiều lần, có màn hình điều chỉnh tự động báo khi số lần cân đủ lƣợng nguyên liệu cần dùng.
5.1.2 Máy nghiền và thùng chứa bột nghiền
Hiện nay, nguyên liệu đƣợc nghiền trên nhiều kiểu máy khác nhau. Ở nƣớc ta, tại các nhà máy rƣợu thƣờng dùng máy nghiền búa. Vì thế ta sẽ chọn máy nghiền búa, đối với loại máy nghiền này ngƣời ta đã chế tạo đƣợc nhiều loại có công suất khác nhau nhƣ: 1000; 2000 và 3000 kg/h. Ở nƣớc ta các xƣởng cơ khí thƣờng chế tạo các máy nghiền búa có năng suất 200 đến 500 kg/h.
Mỗi ngày cần nghiền 4225,143 kg nguyên liệu, ta chọn máy nghiền năng suất 500 kg/h. Chọn giờ làm việc của trong 10 giờ (từ 7h sáng đến 5h chiều), vậy mỗi giờ lƣợng bột máy cần nghiền là khoảng 422,5 kg. Bên cạnh đó ta sẽ chọn thêm một máy nghiền năng suất 500 kg/h nữa để thay thế khi có sự cố.Thông số kỹ thuật :
Năng suất: 500 kg/h, số vòng quay: 2750 vòng/phút, chiều dày búa 2÷3 mm.
Bột sau khi nghiền sẽ đƣợc tạm chứa tại một thùng chứa ở phòng nghiền rồi sau đó đƣợc gàu tải vân chuyển lên một thùng chứa ở phòng nấu sau đó đƣa vào nồi nấu. Vậy ta cần có hai thùng chứa bột tạm thể tích mỗi thùng đƣợc chọn là 1m3. Vì máy nghiền có năng suất 500 kg/h nên ta chọn vít và gàu tải có năng suất 500 kg/h.
5.2 Tính toán và chọn thiết bị cho công đoạn nấu
5.2.1 Thùng hòa bột
Lƣợng dịch thùng hòa bột cần hòa tƣơng đƣơng 880 lít dịch/giờ (14,7