- Máy tạo nước cất : sử dụng máy này sẽ chủ động được nguồn cung, và chất lượng nước cất, và giảm giá thành khi phải mua từ thị trường.
- Thiết bị nhiệt :
Bếp điện, tử sấy, tủ ấm, nồi hấp tiệt trùng
- Tủ cấy vơ trùng: giúp quá trình phân lập và nuơi cấy diễn ra tốt hơn, hạn chế nhiễm khuẩn tối đa so với nuơi cấy trên ngọn lửa đèn cồn.
- Máy đo pH ( pH meter ): cho phép đánh giá chính xác chỉ số pH, để việc điều chỉnh đánh giá được tốt hơn so với sử dụng giấy quỳ.
- Máy khuấy từ: để đánh giá chỉ tiêu bền bọt của bia, thay vì lắc tay, sử dụng máy khuấy từ.
- Để phục vụ cho việc đánh giá chất lượng hạt đậu nành (độ ẩm, khối lượng 1000 hạt..): xưởng thực nghiệm cĩ trang bị máy sàng phân loại đậu nành hạt, máy nghiền hạt đậu nành, máy sấy hạt đậu nành siêu tốc mini để tiến hành phân tích trong phịng thí nghiệm.
- Cĩ máy đo mật độ quang : giúp đánh giá chất lượng nước nấu, nước vệ sinh thiết bị.
Ngồi ra cịn một số máy mĩc, thiết bị phụ trợ khác, được trang bị trong phịng thí nghiệm.
CHƯƠNG 5: TÍNH NĂNG LƯỢNG 5.1. TÍNH HƠI VÀ CHỌN NỒI HƠI
5.1.1. Quá trình gia nhiệt
- Khối lượng đậu cần gia nhiệt trong 1 ngày là: m 1 = 1443,84 kg/ ngày - Nhiệt độ đậu vào thiết bị gia nhiệt : t11 = 30oC
- Nhiệt độ đậu ra thiết bị gia nhiệt : t12 = 90oC - Nhiệt rung riêng của đậu : c1= 1,55 kJ/kg.độ
- Nhiệt lượng cần cung cấp : Q1= m1.c1.( t12 – t11) = 1443,84 x 1,55 x (90-30) Q1 =134277,12 kJ/ ngày
- Lượng hơi 4 at cần cung cấp H1 = 1,05 x Q1 / (0,9 x r1) Trong đĩ:
1,05: tổn thất nhiệt ra mơi trường ngồi 5% 0,9: lượng hơi ngưng 90%
r1:2141 kJ/kg : ẩn nhiệt hĩa hơi của nước ở áp suất 4at Ta cĩ:
H1 = 1,05 x Q1 / (0,9 x r1) = 1,05 x 134277,12 /( 0,9 x 2141) =73,17( kg/ ngày)
5.1.2. Quá trình chần
- Khối lượng đậu cần chần trong một ngày: 1277,04 kg/ ngày - Lượng nước sử dụng để chần đậu: 2,5 kg/kg đậu
- Khối lượng nước dùng để chần đậu là: m2 = 1277,4 x 2,5 =3193,5 kg/ ngày - Nhiệt độ nước đi vào quá trình chần t21 = 90 oC
- Nhiệt độ nước sau chần: t22 =60 oC
- Nhiệt dung riêng của nước trong khoảng nhiệt độ trên: c2 = 4,18 kJ/kg.độ - Nhiệt lượng cần cung cấp: Q2 = m2x c2 x ( t21 – t22) =3193,5 x 4,18 x ( 90-60) Q2= 400.464,9 kJ /ngày
Trong đĩ:
1,05: tổn thất nhiệt ra mơi trường ngồi 5% 0,9: lượng hơi ngưng 90%
r1:2141 kJ/kg: ẩn nhiệt hĩa hơi của nước ở áp suất 4at Ta cĩ:
H2 = 1,05 x Q2 / (0,9 x r1) = 1,05 x 400.464,9 / ( 0,9 x2141) =218,22 kg/ ngày
5.1.3. Quá trình nấu
- Khối lượng dịch sữa đậu cần nấu trong một ngày : m3 =22004,88 kg /ngày - Nhiệt dung riêng của dịch sữa đậu: c3 = 4
100 18 . 4 ) 58 . 6 100 ( 55 . 1 58 . 6 kJ/kg.độ
- Nhiệt độ sữa trước khi nấu: t31 = 25oC - Nhiệt độ của sữa sau khi nấu: t32 = 90oC
- Nhiệt lượng cần cung cấp: Q3 = m3x c3 x ( t32 – t31) = 22004,88 x 4 x( 90 -25) Q3 = 5.721.268,8 kJ/ ngày
- Lượng hơi 4at cần cung cấp: H3 = 1,05 x Q3/ (0,9 x r1) Trong đĩ:
1,05: tổn thất nhiệt ra mơi trường ngồi 5% 0,9: lượng hơi ngưng 90%
r1: 2141 kJ/kg : ẩn nhiệt hĩa hơi của nước ở áp suất 4at Trong đĩ:
H3 = 1,05 x Q3/ (0,9 x r1) = 1,05 x 5.721.268,8 /( 0,9 x 2141) =3117,62 kJ / ngày
5.1.4. Quá trình tiệt trùng
- Khối lượng sữa cần tiệt trùng UHT trong một ngày: m4 = 24583,2 kg/ngày
- Nhiệt dung riêng của sữa c4 = 4
100 18 . 4 ) 58 . 6 100 ( 55 . 1 58 . 6 kJ/kg.độ
- Đầu tiên sữa được gia nhiệt bằng sữa đã tiệt trùng, nhiệt độ sữa sau gia nhiệt là t41 = 100oC
- Nhiệt lượng cần cung cấp: Q4 = m4 x c4 x ( t42 – t41) = 24583,2 x 4 x ( 140 – 100)
Q4 = 3933,31 kJ/ ngày - Lượng hơi 4at cần cung cấp: H4 = 1,05 x Q4/ (0,9 x r1)
Trong đĩ:
1,05: tổn thất nhiệt ra mơi trường ngồi 5% 0,9 : lượng hơi ngưng 90%
r1 : 2141 kJ/kg : ẩn nhiệt hĩa hơi của nước ở áp suất 4at
Ta cĩ: H4 = 1,05 x Q4/ (0,9 x r1) = 1,05 x 3933,31/(0,9 x 2141) =2143,33 kg/ngày
5.1.5. Tính hơi đun nước nĩng (CIP và rửa bã)
- Nhiệt lượng tiêu hao để gia nhiệt nước: Q5 = N5 x c x (t2 – t1)
Trong đĩ:
c = 4,18 kJ/Kg.độ: nhiệt dung riêng của nước t1 = 30oC nhiệt độ đầu
t2: nhiệt độ nước sau khi gia nhiệt Ta cĩ :
Q5 = 7590 x 4,18 x (85 -30) = 1744941 kJ/ngày - Lượng hơi cần thiết để gia nhiệt nước
H5 = 1,05 x Q5 / ( r x 0,9) Trong đĩ:
r= 2141 kJ/kg ẩn nhiệt hĩa hơi nước 4at 0,9:lượng hơi ngưng tụ 90%
Ta cĩ:
H5 = 1,05 x 1744941 / ( 2141 x0,9) = 950,85 kg/ngày
5.1.6. Chọn nồi hơi
Tổng lượng hơi sử dụng trong nhà máy trong một ngày:
H =6503,19 kg/ngày
- Lượng hơi sử dụng trung bình trong một giờ: Htb = 6503,19/ 8 = 812,9 kg/ giờ - Chọn hệ số sử dụng đồng thời k = 1,4
Năng suất hơi tối thiểu của lị hơi: 812,9 x 1,4 = 1138,06 kg /giờ Chọn nồi hơi SB – 1500 của SAZ Boiler, số lượng 1 cái
+ Năng suất bốc hơi: 1500 kg/giờ + Áp suất hơi tối đa: 15at
+ Tiêu hao dầu FO: 96 kg/ h (105 lit /giờ) + Cơng suất: 30kW
+ Kích thước: dài 2700 mm, rộng 1500 mm, cao 2300 mm + Khối lượng: 2000 kg
5.2. TÍNH NƯỚC VÀ CHỌN HỆ THỐNG CUNG CẤP NƯỚC
Nước trong phân xưởng được cung câp hệ thống giếng khoan
5.2.1. Tính nước
Nước cơng nghệ (nước đi vào sản phẩm) gồm nước sử dụng cho quá trình chần, nghiền ướt và lọc
N1 = 3614,16 + 19337,28 +1268,64 = 24.220 kg/ ngày Chọn N1= 25 m3 /ngày
- Nước nồi hơi N2 = 12 m3/ngày
- Nước vệ sinh nhà máy, thiết bị, nước sinh hoạt và các hoạt động khác: Chọn N3 = ( N1 + N2 ) = 37 m3 /ngày
Nước làm nguội sữa tiệt trùng: N4
+ Lượng sữa cần làm nguội: 24583,2 kg + Nhiệt dung riêng của sữa 4kJ/ kg.độ
+ Nhiệt độ của sữa trước và sau khi làm nguội với nước là 1000C và 350C + Nhiệt dung riêng của nước là: 4,18 kJ/kg.độ
+ Nhiệt độ của nước trước và sau khi làm nguội là: 250C và 500C Ta cĩ phương trình cân băng năng lượng:
24583,2 x 4 x ( 100 -35) = mnước làm nguội x 4,18 x (50-25) => mnước làm nguội =245834,18,2 4(50(10025) 35) = 61.163,94 Kg/ngày =>N4 = 62 m3/ngày 5.2.2. Chọn bể nước
Chọn thể tích bể nước đủ dùng cho cả ngày sản xuất Tổng lượng nước sử dụng trong cả ngày là: 136 m3
Chọn bể nước cĩ kích thước: dài 12m, rộng 8m, cao 2m, thể tích tối đa 192m3
5.2.3. Chọn đài nước
Đài nước được đặt ở trên cao để tạo áp lực nước trên đường ống Chọn đài nước đủ dùng trong 1h
Lượng nước dùng trong 1h =136/8 =17 m3
Chọn đài nước cĩ sức chứa 25m3, đặt ở cao 20 m Kích thước : đường kính 3570mm, chiều 3000 mm
5.3. TÍNH ĐIỆN
Điện dùng trong nhà máy cĩ hai loại - Điện động lực: điện vận hành thiết bị - Điện dân dụng: điện thắp sáng và sinh hoạt
5.3.1. Phụ tải chiếu sáng
Trong các phân xưởng sản xuất lắp đặt hệ thống đèn chiếu sáng bao gồm các bĩng đèn sợi đốt cơng suất 100w/bĩng và đèn neon cơng suất 40w/bĩng.
Các bĩng đèn được lắp đặt ở các vị trí cao khoảng 2,5 – 4m tùy thuộc vị trí làm việc, kích thước của thiết bị… khoảng cách giữa mỗi bĩng L vào khoảng 3 – 4m, khoảng cách từ các bĩng ngồi cùng đến tường một khoảng 0,25 – 0,35L (ở đây ta lấy trung bình L = 3,5m; l = 1m).
Nhà cĩ kích thước A × B(m×m) thì số bĩng theo mỗi hàng và số hàng bĩng một tầng nhà là n1 = A 2l L + 1 = + 1 n2 = B 2l L + 1 = + 1
Tổng số bĩng bố trí trong nhà: N = n1 × n2 × e(số tầng nhà) Gọi đèn cĩ cơng suất Pđ thì cơng suất thắp sáng là: Pcs = n × Pđ
Bảng 5.1. Số lượng bĩng đèn, cơng suất chiếu sáng đối với các cơng trình
TT Tên cơng trình Kích thước (m × m) Số bĩng đèn N=n1×n2×(e) Pđ(W) Pcs(W) 1 Xưởng sản xuất 28 x 13 8x4x1=32 100 3200 2 Kho nguyên liệu 10 x 6 3x2x1= 6 100 600 3 Kho thành phẩm 12 x 7 4x2x1=8 100 800 4 Phân xưởng hơi 5 x 6 2x2x1=4 100 400 5 Các cơng trình khác 15 100 1500 Tổng cơng suất chiếu sáng ∑Pcs 6500 5.3.2. Phụ tải sản xuất
Bảng 5.2 Cơng suất tiêu thụ điện của các thiết bị
STT Tên thiết bị Cơng suất
(Pđm , KW) Số lượng
Tổng cơng suất
1 Thiết bị sàng 3 1 3
2 Thiết bị gia nhiệt 15 1 15
3 Thiết bị tách vỏ 3 1 3
4 Thiết bị nghiền 42 1 42
5 Thiết bị lọc 90 1 90
trộn 7 Thiết bị đồng hĩa 46,2 1 46,2 8 Thiết bị tiệt trùng 12 1 12 9 Thiết bị rĩt sản phẩm 15 2 30 10 Bơm,quạt giĩ,hệ thống băng tải 25 25 11 Hệ thống xử lý nước và các thiết bị khác 20 20 Tổng cơng suất (∑Psx) 288,4
Hệ thống băng tải các động cơ kéo cơng suất từ 0,5 – 1KW Vít tải cĩ cơng suất 500kg /h, Pđm = 1,5KW
5.3.3. Xác định các thơng số của hệ thống điện
Tổng phụ tải của nhà máy: ∑P = ∑Pcs + ∑Psx = 6,5 + 288,4= 294,9 KW Cơng suất tiêu thụ trung bình (phụ tải tính tốn) của xưởng:
Ptt = Ksx × ∑Psx + Kcs × ∑Pcs Ksx: Hệ số sản xuất Ksx = 0,6 Kcs: Hệ số chiếu sáng Kcs = 0,9 Ptt = Ksx × ∑Psx + Kcs × ∑Pcs= 0,6 × 288,4 + 0,9 × 6,5 = 178,89(KW) Hệ số cơng suất: cosφ = 2 2 tt tt ph P P Q
Qph: Cơng suất phản kháng của các thiết bị tiêu thụ (KW) Qph = Ptt × tgφ
Giả sử hệ số cơng suất ban đầu cosφ1 = 0,7 (khi đĩ tgφ1 = 1,020)
Để nâng cao hệ số cơng suất tới cosφ2 = 0,95 (khi đĩ tgφ2 = 0,329) là hệ số cơng suất thơng thường của các máy phát điện thì trong mạch phải mắc thêm tụ điện cĩ dung lượng bù bằng:
Qph = Ptt × (tgφ1 – tgφ2) = 178,89 × (1,020 – 0,329) =123,61(KW) Cơng suất biểu kiến của máy biến áp:
S = 2 2
tt ph
P Q = 178,892 123,612 = 217,44 (KVA)
Chọn máy biến áp cĩ cơng suất biểu kiến 250KVA. Chọn máy phát điện cĩ cơng suất 250KVA, điện áp định mức 300V.
5.3.4. Tính điện năng tiêu thụ hàng năm
5.3.4.1. Điện năng thắp sáng hàng năm :
Acs = ∑Pcs × Tcs × Kcs (KWh)
Kcs = 0,9 Hệ số thắp sáng đồng thời ∑Pcs: Tổng cơng suất chiếu sáng (KW) Tcs: Thời gian chiếu sáng trong năm (h)
Một năm làm việc 12 tháng, mỗi tháng làm việc 20 ngày, mỗi ngày thắp sáng 10 giờ thì: Tcs = 12 × 20 × 10 = 2400(h)
Ta cĩ: Acs = ∑Pcs × Tcs × Kcs = 6,5 × 2400 × 0,9 = 14.040(KWh)
5.3.4.2. Điện năng tiêu thụ cho sản xuất hàng năm
Asx = ∑Psx × Tsx × Ksx (KWh) Ksx = 0,6 Hệ số làm việc đồng thời
∑Psx: Tổng cơng suất điện tiêu thụ cho sản xuất (KW) Tsx: Thời gian sản xuất trong năm (h)
Một năm làm việc 12 tháng, mỗi tháng làm việc 20 ngày, mỗi ngày làm việc 1 ca là 8h thì: Tsx = 12 × 20 × 8 = 1920(h)
Asx = ∑Psx × Tsx × Ksx = 288,4 × 1920 × 0,6 =332236,8 (KWh)
5.3.4.3. Điện năng tiêu thụ cả năm
A = Acs Asx
(KWh)
Coi tổn thất điện năng trên mạng hạ áp là 5% thì η = 0,95 A = Acs Asx
CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ KIẾN TRÚC 6.1. THIẾT KẾ BỐ TRÍ TỔNG MẶT BẰNG
Trong khu vực xây dựng phân xưởng sản xuất được xây dựng đảm bảo các yêu cầu hợp lý sản xuất và đảm bảo mỹ quan cân đối, dễ mở rộng, dễ quản lý
Các cơng trình xây dựng đảm bảo tính liên hệ mật thiết của các cơng đoạn sản xuất, tính logic của thiết bị, đảm bảo tính kinh tế, đảm bảo đường đi của dây chuyền là ngắn nhất…
6.2. TÍNH TỐN CÁC HẠNG MỤC CƠNG TRÌNH6.2.1. Xưởng sản xuất 6.2.1. Xưởng sản xuất
Xưởng sản xuất là nơi diễn ra các hoạt động sản xuất sữa đậu nành từ khâu đầu tiên đến khâu cuối cùng, từ đậu nành hạt đến sản phẩm sữa đậu nành đĩng hộp hồn thiện.
6.2.1.1. Khu nấu
Xưởng sản xuất được chia làm hai phần chính, phần đầu tiên là thiết bị sàng, thiết bị gia nhiệt, thiết bị tách vỏ, thiết bị chần, thiết bị nghiền, thiết bị lọc, thiết bị nấu và phối trộn, thùng làm nguội sữa.
Bảng 6.1. Kích thước của các thiết bị
Tên Chiều dài (mm) Chiều rộng (mm) Chiều cao (mm)
Thiết bị sàng 1590 1100 2750
Thiết bị gia nhiệt 1200 1000 1200
Thiết bị tách vỏ 1600 1271 1360
Thiết bị chần 3600 1582 1600
Thiết bị nghiền 3000 3000 5700
Thiết bị lọc 4100 2270 2580
Riêng nồi nấu, phối trộn và thùng làm nguội sữa cĩ đường kính D = 2890 (mm), chiều cao H = 5920 (mm)
Nồi đun nước nĩng cĩ D =2200 (mm) ,chiều cao H = 3200(mm) Tổng chiều dài của các thiết bị:
1590 +1200+ 1600+ 3600+3000+4100 + 2890 x2 + 2200 =23070 (mm) = 23,07 (m)
Trong phần đầu tiên của phân xưởng sản xuất các thiết bị được sắp xếp theo hình khối. Các thiết bị cách tường 1500 (mm) và khoảng cách giữa các thiết bị với nhau là 2000(mm)
Vậy tổng chiều dài của phần thứ nhất của phân xưởng sản xuất là: 23,07 + (1,5x 2) + (4x2) –( 1,59+1,2 +1,6 +3,6) = 26,08 (m)
Chiều rộng gồm đường đi 4m, thiết bị cĩ đường kính lớn nhất là thiết bị nghiền 3m.Vậy để thuận lợi cho sản xuất đường kính phần thứ nhất xưởng sản xuất là: 13 (m)
Do trong phân xưởng cịn nhiều các thiết bị phụ trợ khác nên để phù hợp với kích thước xây dựng ta chọn kích thước của khu thứ nhất phân xưởng sản xuất như sau: - Diện tích: 420m2 - Kích thước: 28 x 13 x 10 - Bước cột 6m - Mĩng bê tơng cốt thép - Mái lợp tơn - Tường dày 220mm
- Sử dụng nền bê tơng và xi măng chịu lực, chịu nước cao.
6.2.1.2. Khu hồn thiện
Đây là khu vực quan trọng để hồn thiện về chất lượng của sữa đậu nành vì vậy cần được chú ý trong xây dựng, bố trí máy mĩc thiết bị hợp lý, gần với kho chứa sản phẩm để vận chuyển dễ dàng hơn.
Khu vực hồn thiện cĩ kết cấu như sau: - Diện tích: 192 m2
- Kích thước: 16x12x10 - Bước cột 6 m
- Mái panel lắp theo tiêu chuẩn - Cột bê tơng cốt thép
- Nhà khung thép Zamyl - Tường dày 220mm
6.2.2. Tính tốn xây dựng cho khu phụ trợ
Kho nguyên liệu
Dùng để chứa đậu nành trong nửa tháng
Lượng đậu nành dùng trong 1 ngày 1443,84 (kg)
Lượng đậu dùng trong nửa tháng 1443,84 x10 =14438,4 (kg) Khối lượng riêng của hạt đậu nành khơ 700kg/m3
Thể tích khối đậu nành : 20,63 3 700 4 , 14438 m
Chọn silo bê tơng cĩ tiết diện hình chữ nhật 2,5 x 2m cao 5 m Thể tích silo: Vsilo = 2,5 x 2 x 5=25m3
Chọn hệ số điền đầy là 0,85
Thể tích sử dụng hữu ích V*= 25 x0,85 =21,25 m3
Số lượng silo sử dụng chứa đậu nành là: 20,63/21,25 = 0,98 (chiếc) Vậy số lượng silo cần là: 1 chiếc
Do cĩ xylo bảo quản hạt đậu nành nên kho nguyên liệu chủ yếu bảo quản các nguyên liệu là các chất phụ trợ, bao bì,….
-Xây dựng kho cĩ kích thước tối thiểu chứa đủ lượng cung cấp cho sản xuất trong 20 ngày.
Lượng đường cần để sản xuất trong 1 ngày là: 2221,2 (kg) Lượng đường 1 tháng: 2221,2 x20 = 44424 (kg)
Đường được chứa trong bao 50kg, kích thước mỗi bao: 0,8 x 0,4 x 0,2 (m). Trong kho chứa, bao được đặt nằm ngang, các bao được chồng lên nhau thành từng chồng, mỗi chồng xếp 15 bao.
Chiều cao mỗi chồng là: 0,2 x 15 = 3 (m).
Diện tích mỗi bao nằm ngang là: 0,8 x 0,4 = 0,32 (m2). Hệ số tính đến khoảng cách giữa các bao: a = 0,2 (m) Diện tích phần chứa đường là:
F1 = 1 15 50 44424 2 , 0 15 50 32 , 0 44424 x = 30,6 (m2)
Diện tích đi lại trong kho chiếm 20% so với diện tích đường RE.