Căn cứ vào thời điểm thu hoạch cà chua và chuối nguyên liệu, chuối đƣợc thu hoạch từ tháng 11 đến tháng 4, cà chua thƣờng đƣợc thu hoạch theo vụ khoảng tháng 4, 5, 6, 8, 9, 10, 11. Tháng 7 thƣờng không có nguyên liệu nhà máy ngƣng hoạt động đồng thời để bảo trì máy móc.
Bảng 4. 1 Bảng thu nhập nguyên liệu Tháng
Nguyên liệu
Cà chua Chuối Chú thích: x Nhập nguyên liệu sản xuất
- Nghỉ
4.1.2 Biểu đồ sản xuất của phân xưởng
Năng suất: nhà máy sản xuất 2 loại mặt hàng đó là sản xuất đồ hộp nƣớc cà chua với năng suất 4 tấn sản phẩm/ca và sản xuất puree chuối với năng suất 20 tấn nguyên liệu/ngày.
Dựa vào bảng thu nhập nguyên liệu của nhà máy và lƣợng nguyên liệu nhập vào. Ta có thể lập ra kế hoạch làm việc trong tháng, số ca làm việc trong ngày. Mỗi ngày làm việc
3 ca, mỗi ca làm việc 8 tiếng, các ngày chủ nhật và ngày lễ tết đƣợc nghỉ. Bảng 4. 2 Sốngày làm việc/ số ca trong tháng Tháng 1 Nƣớc cà chua x Puree 26 chuối 78
4.2 Cân bằng vật chất cho dây chuyền sản xuất nƣớc cà chua- Số liệu ban đầu đồ hộp nƣớc cà chua. - Số liệu ban đầu đồ hộp nƣớc cà chua.
+ Sản phẩm đồ hộp nƣớc cà chua với năng suất: 4 tấn sản phẩm/ca
+ Nhà máy làm việc 3 ca/ngày, mỗi ca 8 giờ. Vậy lƣợng sản phẩm tạo ra trong 1 giờ là:
Msp =
Bảng 4. 3 Tiêu hao nguyên liệu qua từng công đoạn STT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 - Lƣợng nguyên liệu cà chua cần thiết sử dụng
Mn =
Trong đó: Mn: lƣợng cà chua ban đầu của công đoạn thứ n M’: lƣợng sản phẩm tạo thành của công đoạn thứ n xn: Hao hụt của công đoạn thứ n
4.2.1 Dán nhãn
+ Tỷ lệ hao hụt: x15 = 0,5%.
+ Lƣợng nguyên liệu vào trƣớc công đoạn dán nhãn: M15 = M’14 =
4.2.2 Bảo ôn
+ Lƣợng thành phẩm sau bảo ôn: M’14 = 502,51 (kg/h).
+ Tỷ lệ hao hụt: x14 = 0,5%.
+ Lƣợng nguyên liệu vào trƣớc công đoạn bảo ôn: M14 = M’13 =
4.2.3 Làm nguội
+ Lƣợng thành phẩm sau làm nguội: M’13 = 505,04 (kg/h).
+ Tỷ lệ hao hụt: x13 = 0,5%.
+ Lƣợng nguyên liệu vào trƣớc công đoạn làm nguội: M13 = M’12 =
4.2.4 Thanh trùng
+ Lƣợng thành phẩm sau thanh trùng: M’12 = 507,58 (kg/h).
+ Tỷ lệ hao hụt: x12 = 0,5%.
+ Lƣợng nguyên liệu vào trƣớc công đoạn thanh trùng: M12 = M’11 =
4.2.5 Rót hộp, ghép mí
+ Lƣợng thành phẩm sau rót hộp, ghép mí: M’11 = 510,13 (kg/h).
+ Tỷ lệ hao hụt: x11 = 0,5%.
+ Lƣợng nguyên liệu vào trƣớc công đoạn rót hộp, ghép mí: M11 = M’10 =
+ Khối lƣợng nƣớc cà chua đƣợc rót vào mỗi hộp là 350g = 0,35 kg. Số hộp trong công đoạn rót hộp, ghép mí là: mh =
Số hộp thực tế mh = 1465 + 14650,02 = 1494,30 Chọn 1495 (hộp/h).
4.2.6 Bài khí
+ Lƣợng thành phẩm sau bài khí: M’10 = 512,70 (kg/h).
+ Tỷ lệ hao hụt: x10 = 1%.
+ Lƣợng nguyên liệu vào trƣớc công đoạn bài khí: M10 = M’9 =
4.2.7 Đồng hóa
+ Lƣợng thành phẩm sau đồng hóa: M’9 = 517,88 (kg/h).
+ Tỷ lệ hao hụt: x9 = 0,5%.
+ Lƣợng nguyên liệu vào trƣớc công đoạn đồng hóa:
517,88100
M9 = M’8 = = 520,48 (kg/h).
4.2.8 Phối chế
+ Lƣợng thành phẩm sau phối chế: M’8 = 520,48 (kg/h).
+ Tỷ lệ hao hụt: x8 = 0,5%.
+ Lƣợng nguyên liệu vào trƣớc công đoạn phối chế:
520,48100
M8 = M’7 = = 523,10 (kg/h).
4.2.8.1 Nguyên liệu cà chua và sirô sử dụng phối chế
Hàm lƣợng chất khô trong sản phẩm cuối cùng là 12 %, trong khi đó hàm lƣợng chất khô trong nguyên liệu cà chua là 8%. Đƣờng bổ sung dƣới dạng sirô nồng độ 30%.
Ta có: 30Msr+ 8
Msr + Mcc + 0,005Mcc= M (2) Trong đó: Msr: khối lƣợng sirô đem đi phối trộn.
MM: khối lƣợng tổng. M = 523,10 kg/h.cc: khối lƣợng nƣớc cà chua đem đi phối trộn. Từ (1) và (2) => Msr + 1,005Mcc= 523,10
Cà chua có độ acid 0,3%. Sản phẩm đƣợc phối SVTH: Phạm Thị Hồng Anh
chế để có hàm lƣợng axit là 0,6%.
Ta có: 0,3Mcc + yMsr = 0,6 Mt (3) Mcc + Mxr = Mt (4)
Với: Mcc là khối lƣợng nƣớc cà chua sau lọc. Mcc = 425,42 kg/h Msr là khối lƣợng sirô dùng để phối trộn. Msr = 95,96 kg/h
Mt là khối lƣợng sản phẩm sau khi phối trộn. Mt = Msr + Mcc = 521,38 (kg/h)
0,6521,38 0,3425,42
Từ (3) và (4) ta có: y = 1,93(%).
Vậy hàm lƣợng axit citric trong sirô là: 1,93%. Khối lƣợng axit cần sử dụng: Max = 95,961,93
= 1,85 (kg/h). 100
4.2.8.3 Chi phí đường, nước
Lƣợng sirô sử dụng để phối chế Msr = 95,96 kg/h. Ta có: Msr = Mđ + Max+Mn => Mđ + Mn = 95,96 – 1,85 = 94,11(kg/h). Sirô có nồng độ đƣờng là 30% => Lƣợng đƣờng sử dụng: Mđ = 30 94,11 = 28,23 (kg/h) 100 Lƣợng nƣớc sử dụng: Mn = 94,11 – 28,23 = 65,88 (kg/h).
Lƣợng nƣớc thực tế cần để nấu sirô Mntt = Mn + 5% Mntt , ( nƣớc hao hụt 5%) Mntt =
4.2.8.4 Chi phí muối
Lƣợng muối sử dụng 0,5% lƣợng nƣớc cà chua sau khi lọc. Vậy lƣợng muối dùng: Mm =
4.2.9 Lọc
+Lƣợng thành phẩm sau lọc: M’7 = 425,42 (kg/h).
+ Tỷ lệ hao hụt: x7 = 3%.
+ Lƣợng nguyên liệu vào trƣớc công đoạn lọc: M7= M’
+ Lƣợng nguyên liệu vào trƣớc công đoạn gia nhiệt: 438,58100 M6 = M’5 = = 440,78 (kg/h). 4.2.11 Chà + Lƣợng thành phẩm sau chà: M’5 = 440,78 (kg/h). + Tỷ lệ hao hụt: x5 = 10%.
+ Lƣợng nguyên liệu vào trƣớc công đoạn chà: M5= M’
4.2.12 Chần
+ Lƣợng thành phẩm sau chần: M’4 = 489,76 (kg/h).
+ Tỷ lệ hao hụt: x4 = 1%.
+ Lƣợng nguyên liệu vào trƣớc công đoạn chần: M4= M’
4.2.13 Rửa
+ Lƣợng thành phẩm sau rửa: M’3 = 494,71(kg/h).
+ Tỷ lệ hao hụt: x3 = 1%.
+ Lƣợng nguyên liệu vào trƣớc công đoạn rửa: M3= M’
4.2.14 Phân loại, lựa chọn
+ Lƣợng thành phẩm sau phân loại, lựa chọn: M’
+ Tỷ lệ hao hụt: x2 = 1,5%.
+ Lƣợng nguyên liệu vào trƣớc công đoạn phân loại, lựa chọn:
M2= M’
4.2.15 Rấm chín
+ Lƣợng thành phẩm sau rấm chín: M’1 = 507,32 (kg/h).
+ Tỷ lệ hao hụt: x1 = 5%.
Bảng 4. 4 Nguyên liệu qua từng công đoạn trong sản xuất đô hộp nƣớc cà chua STT Công đoạn 1 Nguyên liệu 2 Rấm chín 3 Phân loại, lựa chọn 4 Rửa 5 Chần 6 Chà 7 Gia nhiệt 8 Lọc 9 Phối chế 10 Đồng hóa 11 Bài khí 12 Rót hộp, ghép mí 13 Thanh trùng 14 Làm nguội 15 Bảo ôn 16 Dán nhãn 17 Thành phẩm Bảng 4. 5 Hàm lƣợng nguyên liệu phụ bổ sung
ST T 1 2 3
4.3 Cân bằng vật chất cho dây chuyền sản xuất puree chuối- Số liệu ban đầu của sản phẩm puree chuối. - Số liệu ban đầu của sản phẩm puree chuối.
+ 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 =