+ Sản phẩm puree chuối với năng suất: 20 tấn nguyên liệu/ngày.
+ Nhà máy làm việc 3 ca/ngày, mỗi ca 8 giờ.
Nnl = STT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 - Lƣợng sản phẩm chuối tạo thành N’n =
Trong đó: N’n : lƣợng sản phẩm tạo thành sau công đoạn n. Nn : lƣợng nguyên liệu ban đầu công đoạn n. yn : hao hụt công đoạn n.
N’1 = N2 = = 791,67 (kg/h).
4.3.2 Phân loại, lựa chọn
+ Lƣợng nguyên liệu trƣớc phân loại, lựa chọn : N2 = 791,67 (kg/h).
+ Tỷ lệ hao hụt: y2 = 1,5%.
+ Lƣợng nguyên liệu sau công đoạn phân loại, lựa chọn: N’2 = N3 = 791,67 (100
1,5)
= 779,79 (kg/h). 100
4.3.3 Rửa
+ Lƣợng nguyên liệu trƣớc rửa N3 = 779,79 (kg/h).
+ Tỷ lệ hao hụt: y3 = 2%.
+ Lƣợng nguyên liệu sau công đoạn rửa
779,79(100 2)
N’3 = N4= = 764,19 (kg/h).
4.3.4 Bóc vỏ, tước xơ
+ Lƣợng nguyên liệu trƣớc bóc vở, tƣớc xơ: N4 = 764,19 (kg/h).
+ Tỷ lệ hao hụt: y4 = 25%.
+ Lƣợng nguyên liệu sau công đoạn bóc vỏ, tƣớc xơ: N’4 = N5 = 764,19 (100 25) = 573,14 (kg/h). 100 4.3.5 Chần + Lƣợng nguyên liệu trƣớc chần: N5 = 573,14 (kg/h). + Tỷ lệ hao hụt: y5 = 5%.
+ Lƣợng nguyên liệu sau công đoạn chần:
573,14(1005)
N’5 = N6 = = 544,48 (kg/h).
4.3.6 Xử lý hóa học
+ Lƣợng nguyên liệu trƣớc xử lý hóa học: N6 = 544,48 (kg/h).
+ Tỷ lệ hao hụt: y6 = 0,5%.
+ Lƣợng nguyên liệu sau công đoạn xử lý hóa học:
N’ 6= N7=
4.3.7 Chà - ép
+ Tỷ lệ hao hụt: y7 = 2,5%.
+ Lƣợng nguyên liệu sau công đoạn chà - ép. N’7 = N8 = 541,76 (100
2,5)
= 528,21 (kg/h). 100
4.3.8 Cô đặc
+Lƣợng nguyên liệu trƣớc cô đặc: N8 = 528,21 (kg/h). Tính theo độ giảm ẩm của sản phẩm từ 80% xuống 60%.
G2G1
G1 , G2 : lƣợng vật liệu trƣớc khi vào và sau khi ra khỏi thiết bị cô đặc, kg/h. W1 , W2 : độ ẩm ban đầu, cuối của vật liệu (tính theo khối lƣợng chung, %). Độ ẩm đầu: W1 = 80%. Độ ẩm sau khi cô đặc: W2 = 60%.
+ Tỷ lệ hao hụt: y8 = 1%.
+ Lƣợng nguyên liệu sau công đoạn cô đặc có tính hao hụt.
264,11(1001)
N’8 = N9 = = 261,47 (kg/h).
+ Lƣợng ẩm bay hơi: N*8 = 528,21 – 261,47 = 266,74 (kg/h).
4.3.9 Đồng hóa
+ Lƣợng nguyên liệu trƣớc đồng hóa: N9 = 261,47 (kg/h).
+ Tỷ lệ hao hụt: y9 = 0,5%.
+ Lƣợng nguyên liệu sau công đoạn đồng hóa.
N’9 = N10 = 261,47 (100 0,5) = 260,16 (kg/h). 100
4.3.10 Bài khí
+ Lƣợng nguyên liệu trƣớc bài khí: N10 = 260,16 (kg/h).
+ Tỷ lệ hao hụt: y10 = 1%.
+ Lƣợng nguyên liệu sau công đoạn bài khí. N’10 = N11 = 260,16 (100 1) = 257,56 (kg/h). 100 4.3.11 Rót hộp + Lƣợng nguyên liệu trƣớc rót hộp: N11 = 257,56 (kg/h). + Tỷ lệ hao hụt: y11 = 0,5%.
N’11 = N12 = 257,56 (100
0,5)
= 256,27 (kg/h). 100
+ Khối lƣợng puree chuối đƣợc rót vào mỗi hộp là 400g = 0,4 kg. Số hộp trong công đoạn rót hộp là: nh1 = = 643,90 (hộp/h)
Chọn hƣ hỏng hộp 2%: Số hộp thực tế 643,90 + 643,900,02 = 656,78 (hộp/h). Vậy chọn số hộp: 657 (hộp/h)
4.3.12 Ghép mí
+ Lƣợng nguyên liệu trƣớc ghép mí: N12 = 256,27(kg/h).
+ Tỷ lệ hao hụt: y7 = 0,5%.
+ Lƣợng nguyên liệu sau công đoạn ghép mí. N’12 = N11 = 256,27 (100
0,5)
= 254,99 (kg/h). 100
+ Số hộp trong công đoạn ghép mí là: nh2 = = 640,68(hộp/h)
+ Số hộp thực tế 640,68+ 640,680,02 = 653,50(hộp/h). Vậy chọn số hộp: 654 (hộp/h)
4.3.13 Thanh trùng, làm nguội
+ Lƣợng nguyên liệu trƣớc thanh trùng, làm nguội: N13 = 254,99 (kg/h).
+ Tỷ lệ hao hụt: y13 = 1%.
+ Lƣợng nguyên liệu sau công đoạn thanh trùng, làm nguội. N’13 = N14 = 254,99 (100
1)
= 252,44 (kg/h). 100
+ Số hộp trong công đoạn thanh trùng, làm nguội là: nh3 = = 637,48 (hộp/h)
+ Số hộp thực tế 637,48 + 637,480,02 = 650,23 (hộp/h). Vậy chọn số hộp: 651 (hộp/h)
4.3.14 Dán nhãn
+ Lƣợng nguyên liệu trƣớc dán nhãn: N14 = 252,44 (kg/h).
+ Tỷ lệ hao hụt: y14 = 0,5%.
+ Lƣợng nguyên liệu sau công đoạn dán nhãn. N’14 = N15 = 252,44 (100
0,5)
= 251,18 (kg/h). 100
+ Số hộp trong công đoạn dán nhãn là: nh4 = = 631,10 (hộp/h)
+ Số hộp thực tế 631,10 + 631,100,02 = 643,72 (hộp/h). Vậy chọn số hộp: 645 (hộp/h)
4.3.15 Bảo ôn
+ Lƣợng nguyên liệu trƣớc bảo ôn: N15 = 251,18 (kg/h).
+ Tỷ lệ hao hụt: y15 = 0,5%.
+ Lƣợng nguyên liệu sau công đoạn bảo ôn. N’15 = N16 = 251,18 (100
0,5) = 249,92 (kg/h). 100
+ Số hộp trong công đoạn bảo ôn là: nh5 = = 627,95 (hộp/h)
+ Số hộp thực tế 627,95 + 627,950,02 = 640,51 (hộp/h). Vậy chọn số hộp: 641 (hộp/h)
Bảng 4. 7 Nguyên liệu qua từng công đoạn trong sản xuất puree chuối
STT Công đoạn 1 Nguyên liệu 2 Bảo quản,rấm chín 3 Phân loại, lựa chọn 4 Rửa 5 Bóc vỏ, tƣớc xơ 6 Chần 7 Xử lý hóa học 8 Chà - ép 9 Cô đặc 10 Đồng hóa
11 Bài khí 12 Rót hộp 13 Ghép mí 14 Thanh trùng, làm nguội 15 Dán nhãn 16 Bảo ôn 17 Thành phẩm
Chƣơng 5: TÍNH NHIỆT
5.1 Lƣu ý khi sử dụng nhiệt cho nhà máy
Nhà máy sử dụng nhiều thiết bị dùng hơi để cung cấp nhiệt cho sản xuất, hơi đƣợc sử dụng ở công đoạn chần, gia nhiệt, thanh trùng ở chế biến sản phẩm đồ hộp nƣớc cà chua. Trong chế biến puree chuối hơi đƣợc sử dụng ở công đoạn chần, cô đặc và thanh trùng. Dùng hơi nƣớc bão hòa có nhiều ƣu điểm hơn so với dùng các nguồn nhiệt khác:
- Truyền nhiệt đều và tránh xảy ra hiện tƣợng quá nhiệt cục bộ.
- Dễ điều chỉnh nhiệt độ bằng cách điều chỉnh áp suất.
- Không độc hại, không ăn mòn thiết bị.
- Dễ vận hành.
- Đảm bảo vệ sinh cho dây chuyền sản xuất.
+ Loại tiêu thụ hơi cố định: các thiết bị làm việc liên tục thì có cƣờng độ tiêu thụ hơi xem nhƣ cố định nhƣ thiết bị chần hấp băng tải, thanh trùng.
+ Loại tiêu thụ hơi không cố định: đối với các thiết bị làm việc gián đoạn vì lúc đóng mở khi lấy ra hoặc cho nguyên liệu vào, đôi khi ngay cả trong chu trình làm việc tiêu thụ hơi cũng không đều do yêu cầu kỹ thuật. Vì vậy nhu cầu về hơi luôn luôn thay đổi và không cố định.
Tính toán lƣợng hơi sử dụng: cộng tất cả các loại tiêu thụ hơi cố định và thêm vào kết quả trên 10% cho tiêu thụ hơi riêng của nồi hơi, cuối cùng thêm 0,5 kg/h đối với 1 ngƣời dùng sinh hoạt.
5.2. Tính nhiệt
5.2.1. Tính nhiệt cho dây chuyền chế biến đồ hộp nước cà chua.
5.2.1.1 Công đoạn chần
Lƣợng nguyên liệu đƣa vào quá trình chần hấp là M4 = 494,71(kg/h) [Bảng 4.4], sử dụng thiết bị chần hấp băng tải
Nhiệt dung riêng của cà chua: Ccc = 3,68 kJ/kg.độ. Nhiệt độ ban đầu của cà chua là: t1 = 25 , nhiệt độ cao nhất của cà chua khi chần: t2 = 95 .
Nhiệt lƣợng cần cung cấp:
Nhiệt lƣợng cần cung cấp để đun nóng nƣớc (nhiệt lƣợng này cần thêm 30% so với nhiệt lƣợng cần để chần cà chua):
Q’1 = 1,3 x 127437,30 = 165668,48 (kJ/h) Đặc tính hơi gia nhiệt:
- Áp suất: p = 2 at.
- Nhiệt hóa hơi: rhh = 2208 kJ/kg.
Hơi ngƣng tụ chiếm 90% so với tổng lƣợng hơi cấp vào.
Lƣợng hơi cần cung cấp để đun nóng nƣớc (giả sử tổn thất nhiệt ra môi trƣờng 5%): H1 = 1,05 × = 1,05 × = 87,54 (kg/h).
5.2.1.2. Công đoạn gia nhiệt
Hàm lƣợng chất khô có trong 100g cà chua chín khoảng 12 ÷ 18% nên ta chọn 15%. Áp dụng công thức tính nhiệt dung riêng:
C [100 - 0, 65a] :100 (kcal/kg.oC) [6, trang 374]. Trong đó: a độ khô nguyên liệu, %.
C = [100 - 0,65 a]:100 = [] = 0,90 (kcal/kg.oC) = 3,77 (kj/ kg.oC).
Lƣợng nguyên liệu đƣa vào công đoạn gia nhiệt là: M6 = 440,78 (kg/h) [Bảng 4.4]. Nhiệt dung riêng của nƣớc ép cà chua Ccc = 3,68 (kj/ kg.oC), nhiệt độ nƣớc cà chua trƣớc khi gia nhiệt là t1 = 25oC, nhiệt độ cao nhất của nƣớc cà chua sau gia nhiệt là t2 = 95oC.
Nhiệt cần cung cấp là:
Q2 = = 440,78 × 3,68 × (95 – 25) = 113544,93 (kJ/h). Nhiệt lƣợng cần để đun nóng nƣớc (nhiệt lƣợng này cần thêm 20% so với nhiệt lƣợng cần để đun nóng dung dịch).
Q’2 = 1,2 × 113544,93 = 136253,91 (kj/h). Đặc tính hơi gia nhiệt:
- Áp suất: 2at.
- Nhiệt hóa hơi: rhh = 2208 kj/kg.
- Hơi ngƣng tụ chiếm 90% so với lƣợng hơi cấp vào.
- Lƣợng hơi cần để đun nóng nƣớc (tổn thất thoát ra môi trƣờng là 3%): H2 = 1,03 ×
5.2.1.3. Công đoạn thanh trùng
- Lƣợng hơi cần thiết cho công đoạn thanh trùng là: Mtt = 600 (kg/h) [Bảng 6.14].
- Nhiệt tổn thất ra môi trƣờng là 3%.
- Lƣợng nhiệt cần cung cấp cho quá trình là: H3 = 600 × 1,03 = 618 (kg/h).
5.2.1.5. Công đoạn nấu sirô
- Lƣợng hơi cần thiết cho quá trình nấu siro là: Msiro = 200 (kg/h) [Bảng 6.9].
- Nhiệt tổn thất ra môi trƣờng là 3%.
- Lƣợng nhiệt cần cung cấp cho quá trình là: H4 = 200 × 1,03 = 206 (kg/h). Bảng 5 1 Tổng kết hơi sử dụng trong sản xuất nƣớc cà chua STT 1 2 3 4 Tổng năng suất sử dụng hơi của thiết bị
5.2.2. Tính nhiệt cho dây chuyền chế biến puree chuối.
5.2.2.1. Công đoạn chần
Lƣợng nguyên liệu đƣa vào quá trình chần hấp là N5 = 573,14 (kg/h) [Bảng 4.7], sử dụng thiết bị chần hấp băng tải thì các thông số của nguyên liệu nhƣ sau:
Nhiệt dung riêng của chuối: Cc = 3,56 kJ/kg.độ. Nhiệt độ ban đầu của chuối: t1 = 25 , nhiệt độ cao nhất của chuối khi chần: t2 = 95 .
Nhiệt lƣợng cần cung cấp:
Q3 = N5 × Cc × (t2 – t1) = 573,14 × 3,56 × (95-25) = 142826,49 (kJ/h).
Nhiệt lƣợng cần cung cấp để đun nóng nƣớc (nhiệt lƣợng này cần thêm 30% so với nhiệt lƣợng cần để chần chuối):
Q’3 = 1,3 x 142826,49 = 185674,44 (kJ/h) Đặc tính hơi gia nhiệt:
- Áp suất: p = 2 at.
- Nhiệt hóa hơi: rhh = 2208 kJ/kg.
Hơi ngƣng tụ chiếm 90% so với tổng Lƣợng hơi cần cung cấp để đun nóng
lƣợng hơi cấp vào.
H5 = 1,05 × = 1,05 × = 93.44 (kg/h).
5.2.2.2. Công đoạn cô đặc
Lƣợng tiêu hao hơi: Mcđ = 380 (kg/h) [Mục 6.2.8]. Nhiệt tổn thất ra môi trƣờng là 3%.
Lƣợng nhiệt cần cung cấp cho quá trình là: H6 = 380 × 1,03 = 391,40 (kg/h). 5.2.2.3 Công đoạn thanh trùng
- Lƣợng hơi cần thiết cho công đoạn thanh trùng là: Mtt = 1500 (kg/h) [Bảng 6.24].
- Nhiệt tổn thất ra môi trƣờng là 3%.
- Lƣợng nhiệt cần cung cấp cho quá trình là: H7 = 1500 × 1,03 = 1545 (kg/h). Bảng 5 2 Tổng kết hơi sử dụng trong sản xuất puree chuối
STT 1 2 3 Tổng năng suất sử dụng hơi
5.2.3. Tổng kết tính nhiệt và lựa chọn nồi hơi
Tính lƣợng hơi sử dụng: cộng tất cả các loại tiêu thụ hơi và 10% (so với lƣợng hơi trên) cho tiêu thụ hơi riêng của nồi, cộng thêm 0,5 kg/h đối với 1 ngƣời dùng cho sinh hoạt. Có khoảng 95 ngƣời đang hoạt động cùng 1 lúc trong giờ cao điểm.
Vậy tổng lƣợng hơi cần dùng là:
Hsum = (H1+ H2+ H3+ H4+ H5+ H6+ H7)x 1,1+ 0,5x 95
= (87,54 + 70,62 + 618+ 206 + 93,44 + 391,40 + 1545) x 1,1 + 0,5 x 95
= 3360,70 (kg/h).
Bảng 5 3 Thông số kỹ thuật của lò hơi [12]. Loại máy Năng suất (kg/h) Trọng lƣợng (kg) Kích thƣớc (mm) Số lƣợng thiết bị cần chọn là: Vậy chọn 1 lò hơi.
Chƣơng 6: TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ
6.1 Tính và chọn thiết bị cho dây chuyền sản xuất đồ hộp nƣớc cà chua
6.1.1 Cân nguyên liệu
Khối lƣợng nguyên liệu là: M2 = 507,32 (kg/h) [Bảng 4.4]. Chọn 2 cân điện tử ADAM_GFK 300
Bảng 6. 1 Thông số kỹ thuật cân ADAM-GFK 300 [13]. STT 1 2 3 4 5 6.1.1.1 Cấu tạo
- Bàn cân đƣợc cấu tạo bằng Inox với kích thƣớc 42cm x 52cm: là bộ phận để đặt vật cần cân.
- Màn hình LCD đèn nền.
- Cổng kết nối vi tính RS232 phục vụ cho quá trình in phiếu cho mỗi sản phẩm đƣợc cân.
6.1.1.2 Nguyên tắc làm việc
Khi đặt vật cân lên bàn cân, khối lƣợng của vật sẽ tác động một lực đến mặt cân.Khi đó dẫn đến sự thay đổi của điện trở, vật càng nặng thì sự thay đổi điện trở càng nhiều. Bộ
xử lý tín hiệu của cân điện tử sẽ có nhiệm vụ quy đổi những tín hiệu nhận đƣợc thành kết quả và báo khối lƣợng lên màn hình [14].
6.1.2 Băng tải
Chọn băng tải kiểu trục lăn để lựa chọn, phân loại vàvận chuyển nguyên liệu tới máy rửa.
6.1.2.1 Cấu tạo
Băng tải gồm các bộ phận chính:
- Tấm băng đƣợc uốn cong trên tang dẫn và tang căng là bộ phận để di chuyển nguyên liệu.
- Động cơ cùng với hộp giảm tốc đƣợc nối với cơ cấu truyền động của máy [Tr 5, 15].
6.1.2.2 Nguyên tắc làm việc
Khi máy làm việc, tấm băng dịch chuyển trên các giá đở trục lăn, mang theo nguyên liệu. Ngƣời ta có thể thay đổi vận tốc di chuyển nhờ vào hộp giảm tốc để phù hợp với khả năng làm việc của công nhân.
6.1.2.3 Tính toán
Khối lƣợng quả cà chua để lựa chọn, phân loại là: M2 = 507,32 (kg/h) [Bảng 4.4] Các quả cà chua đƣợc công nhân trực tiếp quan sát trên các băng tải vận chuyển để lựa chọn và phân loại theo yêu cầu của nguyên liệu.
Do đó, nhà máy sử dụng băng tải con lăn truyền động bằng mô – tơ. Sử dụng 1 băng tải có chiều rộng băng tải 0,8m vận chuyển với vận tốc 0,15 m/s. Mỗi công nhân làm việc với năng suất là: 4 (kg/phút) = 240 (kg/h).
Suy ra, số lƣợng công nhân thao tác: n =
Chọn 3 công nhân.
Phân bố 2 công nhân đứng hai bên băng tải. Do đó, chiều dài mỗi băng tải L là:
L =
Trong đó, l1: chiều rộng làm việc của một công nhân (m), l
l2: chiều dài bộ phận dẫn động và tang quay (m), l
Bảng 6. 2 Thông số kỹ thuật băng tải vận chuyển STT
1 2
6.1.3 Máy rửa cà chua
Hình 6.3 Máy rửa sục khí [16].
6.1.3.1 Cấu tạo
Máy rửa sục khí gồm các bộ phận chính sau:
1-Phểu đƣa nguyên liệu vào 7- Bộ phận làm sạch ống lƣới
2- Ống thổi khí 8- Tấm dẫn nƣớc
3- Ống lƣới 9- Tạp chất
4- Ngăn chảy tràn 10- Ống xả cặn
5- Vòi phun nƣớc 11- Lƣới lọc cặn
6- Ống lƣới tách nƣớc 12- Van
6.1.3.2 Nguyên tắc hoạt động
Khi làm việc, không khí từ dàn ống thổi khí nổi lên làm xáo trộn rất mạnh nƣớc trong ngăn thứ nhất. Nguyên liệu nổi trong nƣớc nhƣ rau, trái cây nhỏ cho vào ở đầu ngăn thứ nhất. Nƣớc xáo động mạnh làm các chất bẩn nhanh chóng hút nƣớc, bở tơi và tách ra
Ống quay thứ nhất đƣa nguyên liệu sang ngăn thứ hai, tại đây nƣớc không bị xáo động nhiều nên các chất bẩn còn bám trên nguyên liệu sẽ tách ra hoàn toàn và lắng xuống đáy hình phễu của ngăn.
Cuối máy, nguyên liệu đƣợc ống lƣới quay thứ hai vớt lên và chuyển ra ngoài. Nguyên liệu còn đƣợc phun nƣớc sạch rửa lần cuối trƣớc khi rơi ra khỏi ống lƣới thứ hai. Nƣớc từ các ngăn đƣợc lọc và bơm trở lại ngăn đầu sử dụng lại. Cặn lắng chủ yếu ở ngăn đầu đƣợc xả ra ngoài.
6.1.3.3 Tính toán
- Khối lƣợng quả cà chua vào công đoạn rửa M3 = 499,71 (kg/h) [Bảng 4.4]. - Số lƣợng thiết bị cần chọn là n =
Vậy chọn 1 thiết bị.
Bảng 6. 3Thông số kỹ thuật máy rửa cà chua [16]. STT 1 2 3 6.1.4 Thiết bị chần 6.1.4.1 Cấu tạo
Thiết bị chần băng tải gồm các bộ phận chính sau: 1- Cửa nguyên liệu vào
6.1.4.2. Nguyên lí làm việc
Nguyên liệu vào cửa nạp và đƣợc vận chuyển trên băng tải, trong thùng chần có chứa nƣớc nóng hoặc dung dịch chần nóng. Băng tải đƣợc cấu tạo bằng dây xích truyền động trên có gắn các lá kim loại ghép có gờ ngang để giữ sản phẩm hoặc lƣới sắt hay gàu