Theo kết quả phỏng vấn điều tra 10 hộ gia đình có quy mô sản xuất khác nhau, chu kỳ sản xuất cho một mẻ đậu của các hộ đều là 10 kg đậu nành/ chu kỳ. Do đó, chúng tôi sẽ tính toán cân bằng vật chất cho 10kg nguyên liệu/ chu kỳ sản xuất)
a. Cân bằng nước và than tiêu thụ
•Cân bằng nước
Quá trình ngâm ( giả sử khối lượng hạt tăng lên 2.2 lần so với ban đầu). - Đầu vào: 10 kg đậu nành ( 1% tạp chất và 0,8% vỏ)
20 kg nước
- Đầu ra: 22 kg đậu sau quá trình ngâm 8 kg nước
Ta có phép tính:
Mđậu nành + Mnước sạch + Mtạp chất = Mhạt đậu sau quá trình ngâm + Mnước thải
9.9kg + 20 kg + 0.1 kg = 22 kg + 8 kg
Quá trình rửa
- Đầu vào: 22 kg đậu sau khi ngâm ( trong đó có 0.08kg vỏ) 60 kg nước sạch
- Đầu ra: 21,8 kg đậu nành sạch 0,08 kg vỏ
0,1 kg tạp chất 0,02 kg rơi vãi
60 kg nước rửa đậu nành( nước thải) - ta có phép tính:
Mđậu sau ngâm + Mnước sạch = Mđậu nành sạch + Mvỏ + Mtạp chất + Mnước thải + Mhạt đậu bị rơi vãi
22kg + 60 kg = 21,8 kg + 0,08 kg + 0,1kg + 60 kg + 0,02 kg Quá trình nghiền và lọc
- Đầu vào: 21,8 kg hạt đậu nành sạch 60 kg nước sạch
- Đầu ra: 55 kg sữa đậu nành thô 23,961 kg bã đậu
M thất thoát: 2,839 kg - Ta có phép tính:
+ Giả sử hạt đậu nành có độ trích ly là 51,2%
Lượng chất rắn hòa tan trong 10 kg hạt đậu nành là: Mss= (10 – 0,1 – 0,08) * 51,2% = 5,0278 kg
Lượng chất rắn trong bã đậu:
M = 10 – 0,1 – 0,08 -5,0278 = 4,7922 kg Giả sử, bã lọc có độ ẩm 80% thì khối lượng bã lọc là
Mbã lọc = 4,7922 /(1 – 80%) = 23,961 kg Khối lượng sữa đậu nành thô theo lý thuyết là:
Msữa đậu nành thô = Mđậu nành sạch + Mnước sạch - Mbã lọc
= 21,8 + 60 – 23,961 = 57,839 kg
Nhưng trong thực tế:
Khối lượng của sữa đậu nành thô thu được là 55 kg
Khối lượng thất thoát của quá trình nghiền và lọc là: Mthất thoát = 2,839 kg
Quá trình đun sôi
- Đầu vào: 55 kg sữa đậu nành thô - Đầu ra: 55 kg sữa đậu nành Quá trình làm đông tụ
- Đầu vào: 55 kg sữa đậu nành 5 kg nước chua 6 kg nước nóng 0,02 kg muối
- Đầu ra: 30 kg hoa đậu ( óc đậu)
30 kg nước chua ( trong đó: 5 kg nước quay lại quá trình và 25 kg nước thải bỏ)
Mthất thoát = 6,02 kg
Quá trình ép
- Đầu vào: 30 kg hoa đậu - Đầu ra: 22,5 kg đậu phụ
7,5 kg nước chua
Rửa các thiết bị máy móc, nhà xưởng - Đầu vào: 200 kg nước sạch
- Đầu ra: 200 kg nước thải •Than tiêu thụ
Qua số liệu điều tra thì lượng than tiêu thụ cho một chu kỳ sản xuất( 10 kg đậu nành) là 8 kg
Giả sử tỷ lệ Lưu huỳnh và Cacbon trong than là 0,5% và 98%, do đó: Ms = 8000 * 0,5% = 40g => Ns = 1.25 mol MC = 8000 * 98% = 7840g => NC = 653,33 mol Ta có S + O2 -> SO2 C + O2 -> CO2 MSO2 = 1.25 * 64 = 80g MCO2 = 653.33 * 44 = 28746,52 g
Tổng lượng khí thải cho một quá trình sản xuất là MKhí thải = 28826,52g
Bảng 4.9. Cân bằng vật chất và năng lượng cho 1 chu kỳ sản xuất Công
đoạn
Dòng vào Dòng ra Rắn Dòng thảiLỏng Khí
Tên Lượng Tên Lượng Tên Lượng Tên Lượng Tên Lượng
Ngâm đậu nành 10 kg đậu sau
ngâm 22 Nước thải 8kg
Rửa đậu sau ngâm 22 kg đậu đã sạch 21.8 kg Vỏ đậu 0.08 kg Nước thải 60 kg Nước rửa 60 kg Hạt đậu rơi vãiTạp chất 0.02 kg0.1 kg
Nghiền và lọc đậu đã sạch 21.8 kg Sữa đậu nành thô 55 lit Bã lọc ( bã đậu) 23.961 kg Sữa đậu nành rơi vãi 2.839 kg Nướơc sạch 60 lit điện 0.75 kwh Đun sôi
Sữa đậu nành thô 55 lit sữa đậu
nành 55 lit Xỉ than 1.6 kg
Than 8 kg SO2 80g
CO2 28726,52 g Đông tụ
Sữa đậu nành 55 lit Hoa đậu (óc
đậu) 30 kg Nước chua 30 lit
Nước
bốc hơi 6.02 kg Nước chua 11 lit
Muối 0.02 kg
Ép Hoa đậu 30 kg đậu phụ 22.5 kg Nước chua 7.5 lit
Rửa thiết bị, nhà
xưởng
Nước 200 lit Nước thải 200 lit
-
Sơ đồ 4.2. Cân bằng vật chất cho một chu kỳ sản xuất
b. Định mức tiêu hao năng lượng tiêu thụ/ chu kỳ sản xuất
Bảng 4.10. Định mức tiêu hoa năng lượng tiêu thụ Lượng tiêu thụ nguyên liệu
và nhiên liệu Tính trên một chu kỳ sản xuất ( 10kg) Tính toán cho 1 tháng sản xuất Tính toán cho toàn bộ làng nghề/tháng
Lượng nước tiêu thụ 146 lít nước ngọt 4380 lit 3,153 m3
Lượng than tiêu thụ 8 kg 240 kg 172,800 kg
22kg đậu sau ngâm Rửa 21,8 kg đậu đã sạch Nghiền và lọc
55kg sữa đậu nành thô
Đun sôi 60 kg nước thải M vỏ = 0,08kg Mthất thoát =0,02 kg M tạp chất = 0,1 kg 20 kg nước sạch 8kg nước thải 55kg sữa đậu nành Đông tụ 30kg hoa đậu 22,5kg đậu phụ 60kg nước 60kg nước Mbã = 23,961 kg M thất thoát = 2,839kg
30kg nước chua :5 kg nước quay lại 25kg thải bỏ Mthất thoát = 6,02kg 5 kg nước chua 6 kg nước nóng 0.02 kg muối 7,5 kg nước chua ép Ngâm 10k đậu nành 60kg nước 8 kg than 60kg nước MXỉ than: 1.6 kg MSO2 = 80 g MCO2= 28746,52 g 50
Lượng điện tiêu thụ 0.75 KWh 22,5 KWh 16,200 KWh Lượng nước thải 100,5 L 3015 lit 2,170 m3
Lượng khí thải 28726,5g CO2 80g SO2 861.795 g CO2 2.400g SO2 620,49kg CO2 1,728 kg SO2 Lượng nước tái sử dụng cho
quá trình đông tụ 5 L nước chua 150 L nước chua 108 m3 Lượng bã lọc 23,961kg 718,83 kg 517,558 kg
Lượng vật chất bị thất thoát 9,059 kg 271,77 kg 195,674 kg Lượng xỉ than tạo ra 1,6 kg 48 kg 34,560 kg