Hình 5.3. Cấu tạo và nguyên tắc làm việc của thiết bị chần kiểu xoắn ốc
Nguyên tắc làm việc của thiết bị chần kiểu xoắn ốc
Nguyên liệu cần chần vào phễu nhập liệu (1) nhờ trục xoắn chuyển dần đến cửa tháo (2). Trục xoắn (3) rỗng và có đục lỗ, chuyển động nhờ hệ truyền động (6). Nước hoặc dung dịch chần được cấp vào theo đường ống (5). Hơi cấp vào theo đường ống (4) vào trục xoắn (3) thoát qua các lỗ trên trục và đun nóng trực tiếp dung dịch chần.
Dễ dàng điều chỉnh thời gian chần nhờ thay đổi tốc độ trục xoắn.
Hơi tiếp xúc với nguyên liệu được phân bố đều, nguyên liệu và hơi đi ngược chiều nhau giúp nguyên liệu thích ứng dần với tác dụng nhiệt độ, tạo ra các biến đổi có lợi. Trục xoắn dẫn liệu thích hợp cho nguyên liệu dạng quả tròn, nhỏ.
Chọn thiết bị có đặc tính kỹ thuật
Năng suất công đoạn chần: 485,06 (kg/h) [Bảng 4.6]
Chọn thiết bị chần kiểu xoắn ốc SPT.S có các thông số kỹ thuật sau: [21] Năng suất chần: 500 - 1000 kg/h
Công suất: 2,6 kw
Lượng hơi tiêu thụ: 500 - 1500 kg/h Lượng nước tiêu thụ: 200 kg/h Kích thước (mm): 4380x1480x2180 Số thiết bị cần chọn: n = = 0,49 Vậy chọn 1 thiết bị. Hình 5.4. Thiết bị chần, hấp [21] 5.1.4. Thiết bị bóc vỏ
Công đoạn bóc vỏ, làm sạch nguyên liệu do công nhân tiến hành bằng cách đứng hai bên băng chuyền thực hiện bóc vỏ và làm sạch những phần không cần thiết. Chọn băng chuyền giống lựa chọn, phân loại.
Năng suất bóc vỏ, làm sạch: 475,36 (kg/h). [Bảng 4.6] Năng suất băng tải
Q = 3600 × B × h × y × v × η. [3, tr79] Trong đó:
B: chiều rộng băng tải (m). B = 60 (cm) = 0,6 (m). v: vận tốc băng tải, (m/s). v = 0,05 (m/s).
h: chiều cao trung bình của lớp cam (m), h = 5 (cm) = 0,05 (m). η: hệ số sử dụng của băng tải, η = 0,6.
y: trọng lượng riêng của cam, y = 910 kg/m[42, bảng 17] Ta có: Q = 3600 × 0,6 × 0,05 × 910 × 0,05 × 0,6 = 2948,4 (kg/h). Số băng tải chọn là: n = = 0,16. Vậy chọn 1 băng tải.
Một công nhân làm được: 1,5 (kg/phút) = 90 (kg/h). Số công nhân: N= = 5,28. Vậy chọn 6 công nhân.
Ta sử dụng 1 băng tải, phân bố 6 công nhân đứng hai bên băng tải, mỗi bên băng tải 3 công nhân. Vậy chiều dài mỗi băng tải là:
L= N/2 x L1 + L2 =6/2 x 1 + 1 = 4 (m). Chọn băng tải dài 4m Trong đó: N: Số công nhân, N = 6 (công nhân).
L1: Chiều rộng làm việc của một công nhân (m), L1 = 1 (m). L2: Chiều dài bộ phận dẫn động và tang quay (m), L2= 1 (m) Chiều cao băng tải 1m.
5.1.5. Ép
Hình 5.5. Thiết bị ép trục vít
Nguyên tắc làm việc
Nguyên tắc làm việccủa máy ép trục vít là sử dụng 1 vít để ép nguyên liệu. Vít có hình dạng đặc biệt, lòng ép cũng được thiết kế có hình dạng đặc biệt sao cho thể tích rỗng giữa lòng ép và trục ép càng về sau càng nhỏ. Lòng ép là một ống hình trụ ghép lại bằng nhiều thanh rời gọi là thanh căn, ngay giữa 2 thanh căn là khe hở nhỏ để dịch có thể chảy ra được.
Nguyên liệu cho vào máy ép bị nén dần về phía cuối máy, càng về sau thể tích khoang ép càng nhỏ, áp suất sẽ tăng, dịch sẽ thoát ra khỏi nguyên liệu theo khe hở thanh căn chảy ra ngoài ở phía dưới, bã sẽ thoát ra ở cuối lòng ép. Cuối lòng ép có bộ phận hình côn điều chỉnh khe hở ra (côn điều chỉnh). Nếu khe hở lớn, áp suất ép nhỏ và ngược lại.
Năng suất công đoạn ép: 308,98 kg/h [Bảng 4.6] Chọn thiết bị ép SDY – 1.5 [22] Các thông số kỹ thuật: Năng suất: 300 - 1500 kg/h Điện: 4kW Điện áp: 220V Tốc độ trục chính: 400 vòng/phút. Kích thước: 1560 x 450 x 1340 mm Số thiết bị n = = 0,62 Hình 5.6. Thiết bị ép cam [22] Vậy chọn 1 thiết bị. 5.1.6. Thiết bị lọc
Năng suất công đoạn là: 302,80 (kg/h).[Bảng 4.6]
Khối lượng riêng nước cam sau ép nồng độ 12,5% là: 1,038 (kg/l). [42, bảng 2] Vậy lượng thể tích cam sau ép:
Hình 5.7. Thiết bị lọc khung bản [23]
Các bản mỏng chứa nước quả chưa lọc được đặt xen kẽ với các bản mỏng thu nước quả đã lọc, giữa các bản mỏng là các bản lọc. Tại đây cam sau khi ép được lọc sạch.
Kết thúc quá trình lọc, cho các bản dịch ra xa nhau một khoảng để tháo bã và thiết bị cũng được vệ sinh để chuẩn bị cho mẻ lọc tiếp theo.
Thông số kĩ thuật của máy: + Năng suất lọc: 1000 l/h.
+ Thân thiết bị thép bọc Inox SUS 304. + Tấm lọc chất liệu nhựa kích thước + Vải lọc kích thước 840 x 420 mm. + Số tấm lọc 15.
+ Nguồn sử dụng: 220v/0,75Hp. + Kích thước: 2000 × 600 × 800 mm.
Số thiết bị cần chọn là : n =. Vậy chọn 1 thiết bị.
5.1.7. Thiết bị gia nhiệt
Chọn thiết bị gia nhiệt kiểu bản mỏng có các thông số sau [24]
Năng suất : 500 lít/h.
Số tấm : 80.
Khoảng cách các tấm : 2.5 mm.
Tiêu hao hơi : 120 kg/h.
Kích thước (mm): 1250 x 600 x 1000.
Hình 5.8. Thiết bị gia nhiệt [24]
Cấu tạo:
Gồm những tấm bản mỏng ghép lại với nhau, chế tạo từ thép không rỉ. Các tấm có hình chữ nhật, có vách định hướng, có đệm cao su ở phần rìa và có những lỗ thông nhau giữa các tấm.
Nguyên tắc hoạt động:
Như vậy dung dịch cần đun nóng và chất tải nhiệt sẽ tiếp xúc gián tiếp qua các bản mỏng xảy ra quá trình truyền nhiệt.
Khối lượng dung dịch nước quả cần gia nhiệt: 287,66 (kg/h). [Bảng 4.6] Thể tích nước quả cần gia nhiệt: V = = 277,13 (lít/h)
Nhiệt độ dung dịch sau khi ra khỏi thiết bị: 80oC.
Số thiết bị cần chọn: n = = 0,55. Vậy ta chọn 1 thiết bị
5.1.8. Thiết bị cô đặc:
Cấu tạo: gồm 2 phần chính
+ Bộ phận đun sôi dung dịch (phòng đốt) trong đó bố trí bề mặt truyền nhiệt để đun sôi dung dịch
+ Bộ phận bốc hơi (buồng bốc) là một phòng trống, ở đây hơi thứ được tách ra khỏi hỗn hợp.
Nguyên tắc hoạt động
Ở mỗi nồi, dung dịch đi vào phòng đốt ngoài kiểu đứng, tại đây dung dịch được đun sôi tạo thành hỗn hợp lỏng hơi đi qua ống dẫn vào phòng bốc hơi, dung dịch đi trong ống, hơi đi trong khoảng không giữa các ống, trao đổi nhiệt qua bề mặt truyền nhiệt.
Tại phòng bốc hơi, hơi thứ được tách ra đi lên phía trên, dung dịch còn lại đi về phòng đốt theo ống tuần hoàn.
Hệ thống cô đặc 2 cấp tuần hoàn, dung dịch đi vào nồi thứ nhất, sản phẩm lấy ra ở nồi cuối cùng.
Ưu điểm
Thiết bị cô đặc phòng đốt ngoài vận tốc tuần hoàn tốt hơn nên làm giảm thời gian cô đặc. Hệ 2 nồi làm việc ở áp suất chân không sẽ giảm được ảnh hưởng của nhiệt đến chất lượng sản phẩm.
Hình 5.9. Thiết bị cô đặc chân không [25]
Năng suất công đoạn: 284,79 (kg/h) [ Bảng 4.6]
+ Áp lực hơi nước: 0,05÷0,09 Mpa + Lượng hơi tiêu thụ: 400 kg/h
+ Lượng nước tuần hoàn làm mát: 10÷15 tấn/h. + Nhiệu độ nồi 1: 80÷90ºC, nồi 2: 55÷70ºC.
+ Độ chân không nồi 1: 0,02÷0,04 MPa, nồi 2: 0,05÷0,08 MPa. + Kích thước: 4500 × 1000 × 3200 mm
Năng suất bay hơi của công đoạn cô đặc: 284,79 - 79,74 = 195,05 (kg/h). Số thiết bị cần chọn: n = = 0,39.Vậy chọn 1 thiết bị.
5.1.9. Thiết bị phối trộn
Năng suất của công đoạn phối trộn: 239,22 (kg/h) [ Bảng 4.6]
Chọn máy trộn trục khuỷu xoay nghiêng thùng bằng động cơ điện[26]
Công dụng: Trộn bột ướt. Công việc lấy liệu được tự động bằng việc dùng motor quay thùng qua trục vít. Hình 5.10. Thiết bị phối trộn [26] Thông số kỹ thuật: + Khối lượng trộn: 100 kg/mẻ. + Tốc độ trục trộn: 40 (vòng/phút). + Motor chính: 7,5 KW, 1450 (vòng/phút). + Motor nâng thùng: 0,6 KW, 1450 (vòng/phút). + Điện áp sử dụng: 220/380V, 3 pha. + Kích thước: 2450 × 1150 × 1000 (mm). + Kích thước thùng trộn: 1400 × 800 × 580 (mm). Số mẻ trộn trong 1h: = 2,40 (mẻ).
Vậy trong 1h cần trộn 3 mẻ. Chọn số thiết bị phối trộn là 1 thiết bị. Mỗi mẻ khoảng 20 phút (kể cả thời gian nạp liệu và tháo liệu).
5.1.10. Thiết bị sấy phun
Cấu tạo của hệ thống sấy phun:
Hệthống sấy phun bao gồm cơ cấu phun sương, hệ thống quạt hút, caloriphe cấp nhiệt cho tác nhân sấy, buồng sấy, bộ phận thu hồi sản phẩm (cyclon, lọc túi...)
Nguyên tắc hoạt động:
Dòng nguyên liệu được phân tán thành những hạt nhỏ li ti nhờ cơ cấu phun sương. Cơ cấu phun sương thường có dạng đĩa quay hay vòi áp lực. Những hạt lỏng phun ra ngay lập tức tiếp xúc với dòng khí nóng, kết quả là hơi nước được bốc đi
nhanh chóng nhưng nhiệt độ của vật liệu vẫn được duy trì ở mức thấp. Nhờ vậy mà vật liệu ược sấy khô mà không làm thay đổi đáng kể tính chất của sản phẩm. Sản
phẩm dạng bột được thu hồi ở cyclon.
Năng suất công đoạn: 236,83 (kg/h) [Bảng 4.6]
Năng suất bay hơi của công đoạn: 236,83 – 169,20 = 67,63 (kg/h)
Chọn thiết bị sấy phun sương LPG-100 [27] có các thông số kỹ thuật sau: + Năng suất bay hơi hàm ẩm: 100 kg/h
+ Kiểu phun: phun ly tâm cao tốc + Vận tốc đĩa phun: 18000 vòng/phút + Đường kính đĩa phun: 150 mm + Đường kính tháp sấy: 2700 mm.
+ Nguồn gia nhiệt: hơi nước bão hòa + điện. + Công suất gia nhiệt điện: 36 Kw.
+ Nhiệt độ khí vào: 160÷1800C
+ Nhiệt độ khí ra: 65÷700C
+ Kích thước ngoài máy: 5200 × 3500 × 6700 mm Số thiết bị cần chọn: = 0,68. Vậy chọn 1 thiết bị.
5.1.11. Thiết bị rây bột
Độ mịn: 2÷200 (mesh).
Vỏ được làm bằng vật liệu Inox, động cơ 3 pha, 5HP, 1450 v/p, lồng máy D600 x 1200 làm bằng Inox.
Kích thước: 1600 × 800 × 1500 mm.
Năng suất công đoạn: 169,20(kg/h) [Bảng 4.6]
Số thiết bị rây là: n = = 0,34. Vậy chọn 1 thiết bị.
5.1.12. Thiết bị bao gói
Năng suất công đoạn: 167,51 kg/h [ Bảng 4.6 ] Chọn máy đóng góiDXDF-150II [29]
Các thông số kỹ thuật:
+ Năng suất bao gói: 28÷60 gói/phút + Khối lượng gói: 30÷150 g/gói + Công suất: 4,5 kw
+ Kích thước: 1000 × 700 × 1800 mm
Chọn khối lượng tịnh gói: 150 g/gói, năng suất 30 gói/phút Kích thước gói: 100 × 70 mm
Vậy số bao bì cần:
nbb = = 1116,73 túi/h Chọn 1117 bao bì
Số thiết bị chọn: n = = 0,62. Vậy chọn 1 thiết bị.
Hình 5.13. Thiết bị bao gói [29] [29]
5.1.13. Thùng chứa nước cam sau ép
Chọn thùng chứa nước cam sau ép làm bằng thép không gỉ, thân hình trụ, đáy hình chỏm cầu.
+ D: Đường kính thân hình trụ. + r: Bán kính hình chỏm cầu. + H: Chiều cao của thân hình trụ. + h: Chiều cao của chỏm cầu.
+ H0: Chiều cao của thùng: H0 = H + 2h Ta có:
Thể tích thùng được tính theo công thức V = 2Vc+Vtr Vc: thể tích phần chỏm cầu. Vtr: thể tích phần thân trụ. Trong đó: + Thể tích phần thân trụ: Chọn H = 1,3D + Thể tích phần chỏm cầu: Chọn h = 0,3D Từ đó ta có: V = 1,02D3 + 2 x 0,13D3 = 1,28D3 Vậy: V = 1,28D3
Lượng nước cam sau ép là: G6 = 302,80 (kg/h) [Bảng 4.6]
Nước cam sau ép có nồng độ chất khô 12,5% có khối lượng riêng của nước cam sau ép là: 1,038 (kg/l). [42, bảng 2]
Vậy lượng thể tích cam sau ép:
Chọn 1 thùng chứa, hệ số chứa đầy là 0,85. Thời gian lưu của thùng là 3h. Thể tích thùng cần chứa: VT = = 1029,56 (lít) = 1,030 (m3)
H = 1,3D = 1,3 x 940 = 1222 (mm) h = 0,3D = 0,3 x 940 = 282 (mm)
Chiều cao của thùng: H0 = H + 2h = 1222 + 2 x 282 = 1786 (mm)
Vậy ta chọn 1 thùng chứa nước cam sau ép với kích thước (D x H): 940 x 1786mm
5.1.14. Thùng chứa nước cam sau lọc
Lượng nước cam sau lọc là: G7 = 287,66 (kg/h) [Bảng 4.6]
Nước cam sau lọc có nồng độ chất khô 12,5% có khối lượng riêng của nước cam sau lọc là: 1,038 (kg/l).
Vậy lượng thể tích cam sau lọc:
Chọn 1 thùng chứa, hệ số chứa đầy là 0,85. Thời gian lưu của thùng là 3h.
D
H0 H
h
H = 1,3D = 1,3 x 910 = 1183 (mm) h = 0,3D = 0,3 x 910 = 273 (mm)
Chiều cao của thùng: H0 = H + 2h = 1193 + 2 x 273 = 1739 (mm)
Vậy ta chọn 1 thùng chứa nước cam sau lọc với kích thước (D x H): 910 x 1739mm
5.1.15. Thùng chứa xirô ngô
Lượng xiro ngô cần chứa là: 159,48 (kg/h). [Bảng 4.6] Khối lượng riêng của xiro ngô là 1040 kg/m3
Chọn thời gian lưu là 8h, hệ số chứa đầy là 0,8. Chọn 1 thiết bị Thể tích thùng cần chứa: Vt = = 1,53 m3
Chọn thùng chứa có đường kính D, chiều cao thùng là H.
Thể tích thùng chứa là: V = = 1,4 (m3). Chọn D = 1 m. H = 1,78 m. Vậy kích thước thùng chứa D × H = 1000 × 1780 mm.
5.1.16. Băng tải gàu
Để vận chuyển nguyên liệu từ thấp lên cao. Thông số kĩ thuật (kiểu máy Taiwan) [30]:
Năng suất : 1 tấn/h
Khổ băng tải (mm) : B400 - B500 – B650 – B800 Công suất : 0,75 – 2,5 kW
Số lượng cần chọn: 2 băng tải: 1 vận chuyển cam từ máy rửa sang thiết bị chần, 1 vận chuyển cam từ băng tải bóc vỏ sang máy ép.
5.1.17. Bơm nguyên liệu
Chọn bơm thực phẩm công nghiệp MAXANA với các đặc điểm sau [31]: + Lưu lượng: 820 m3/h.
+ Cột áp cao nhất: 97 m.
+ Kích thước: 450 × 280 × 225 mm. Số lượng bơm:
+ Chọn 1 bơm để vận chuyển dịch quả từ máy ép sang thùng chứa sau ép. + Chọn 1 bơm để vận chuyển dịch quả từ thùng chứa sau ép sang thiết bị lọc. + Chọn 1 bơm để vận chuyển dịch quả từ thiết bị lọc sang thùng chứa sau
Hình 5.15. Băng tải gàu [30]
+ Chọn 1 bơm để vận chuyển dịch quả từ thùng chứa sau lọc sang thiết bị gia nhiệt.
+ Chọn 1 bơm để vận chuyển dịch quả từ thiết bị gia nhiệt thiết bị cô đặc. + Chọn 1 bơm vận chuyển nguyên liệu từ thiết bị cô đặc sang thiết bị phối trộn.
+ Chọn 1 bơm để vận chuyển bán thành phẩm từ thiết bị phối trộn sang thiết bị sấy phun.
Vậy ta chọn 7 bơm.
Bảng 5.1. Tổng kết thiết bị dây chuyền sản xuất bột cam ST
T
Tên thiết bị Kích thước (mm) Số lượng
1 Băng tải chọn lựa, phân loại (L x W x H) 2000 x 600 x 1000 1 2 Máy rửa (L x W x H) 2100 x 860 x 1600 1 3 Thiết bị chần (L x W x H) 4380 x 1480 x 2180 1 4 Băng tải bóc vỏ (L x W x H) 4000 x 600 x 1000 1 5 Thiết bị ép (L x W x H) 1560 x 450 x 1340 1 6 Thiết bị lọc (L x W x H) 2000 x 600 x 800 1
7 Thiết bị gia nhiệt (L x W x H) 1250 x 600 x 1000 1
8 Thiết bị cô đặc (L x W x H) 4500 x 1000 x 3200 1
9 Thiết bị phối trộn (L x W x H) 2450 x 1150 x 1000 1 10 Thiết bị sấy phun (L x W x H) 5200 x 3500 x 6700 1 11 Thiết bị rây bột (L x W x H) 1600 x 800 x 1500 1 12 Thiết bị bao gói (L x W x H) 1000 x 700 x 1800 1
13 Thùng chứa nước cam sau ép (D x H) 940 x 1786 1
14 Thùng chứa nước cam sau lọc (D x H) 910 x 1739 1
15 Thùng chứa siro ngô (D x H) 1000 x 1780 1
16 Băng tải gàu 2
5.2. Dây chuyền sản xuất đồ hộp măng tây tự nhiên
5.2.1. Băng tải chọn lựa và phân loại
Lựa chọn, phân loại nguyên liệu do công nhân tiến hành bằng cách quan sát trên băng tải
Năng suất công đoạn: 1176 (kg/h). [Bảng 4.8]
Năng suất băng tải được tính theo công thức [6, tr79] Q = 3600 × B × h × y × v × η
Trong đó:
B: chiều rộng băng tải (m). B = 60 (cm) = 0,6 (m). v: vận tốc băng tải, (m/s). v = 0,15 (m/s).
h: chiều cao trung bình của lớp cam (m), h = 5 (cm) = 0,05 (m). η: hệ số sử dụng của băng tải, η = 0,6.
y: trọng lượng riêng của măng tây, y = 910 kg/m
Ta có: Q = 3600 × 0,6 × 0,05 × 910 × 0,15 × 0,6 = 8845,20 (kg/h). Số băng tải chọn là: n == 0,13. Vậy chọn 1 băng tải.
+ Số công nhân:
Một công nhân làm được: 5 (kg/phút) = 300 (kg/h). Số công nhân: N = = 3,92. Vậy chọn 4 công nhân.
Ta sử dụng 1 băng tải, phân bố 4 công nhân đứng hai bên mỗi băng tải, mỗi bên