CHƯƠNG 2 : CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ
2.2. QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ
2.2.3.4. Chỉ tiêu cảm quan
- Trạng thái: dung dịch đồng nhất, khơng tách lớp - Màu sắc: sữa phải cĩ màu trắng đục
- Mùi vị: thơm ngon đặc trưng của sữa đậu nành, khơng cĩ lẫn mùi lạ, vị mát ngọt, khơng cĩ vị đắng.
2.2.4. Quy trình cơng nghệ xử lý nước cấp và nước thải :
2.2.4.1. Xử lý nước cấp
Nước được lấy từ giếng khoan sẽ được lọc qua hệ thống giàn mưa (khử Fe2+), bể cát bao gồm 2 bể lọc thơ và 2 bể lọc tinh hoạt động luân phiên sẽ được chứa trong bể chứa trung gian, rồi qua bình lọc than hoạt tính, lọc ion tiếp đĩ qua đèn cực tím để khử trùng đạt yêu cầu phục vụ cho các hoạt động cụ thể.
Nước dùng để nấu
Nước sau xử lý sơ bộ được bổ sung nước javen và sục khí để khử trùng, rồi bơm qua cột lọc cát thạch anh để loại bỏ các tạp chất rắn. Tiếp theo nước được tẩy màu bằng than hoạt tính và khử clo dư. Cuối cùng nước được đi qua hệ thống lọc thẩm thấu ngược để loại bỏ các muối tan và tạp chất hữu cơ cịn lại.
Nước sau xử lý cĩ độ thuần khiết cao, đạt các chỉ tiêu: Tổng lượng sắt, mangan < 0,1mg/l
Hàm lượng chất rắn tồn đọng < 0,1mg/l Hàm lượng canxi, magie < 0,08mg/l
Hàm lượng clo dư < 0,1mg/l
2.2.4.2. Xử lý nước thải
Nước thải trong quá trình sản xuất của nhà máy qua hệ thống cống rãnh được đưa tới bể lắng sơ bộ tại đây nhờ quá trình lắng dưới tác dụng của trọng lực các tạp chất nặng được tách ra, các rác thải hữu cơ cũng được loại bỏ nhờ các song chắn rác. Tiếp theo nước được đưa qua bể điều hồ, ở đây nước sẽ được trung hồ một phần để thuận lợi cho các quá trình xử lý sinh học tiếp theo. Nước thải từ bể điều hồ sẽ được đưa qua bể mêtan hố với lớp lọc là bùn chứa hệ vi sinh vật kị khí, tại đây nước thải sẽ được đi từ dưới lên qua lớp bùn, các cặn lắng sẽ được giữ lại ở dưới. Nước sau xử lý yếm khí sẽ chảy tràn qua các máng thu sang bể aeroten, ở đây thực hiện sục khí để tăng cường hoạt động phân giải hiếu khí của hệ bùn hoạt tính. Sau đĩ nước thải được đưa qua bể lắng đứng để tách bùn rồi được lắng trong lần cuối ở bể tiếp xúc trước khi thải ra theo hệ thống nước thải bên ngồi nhà máy. Bùn thu được ở bể lắng đứng một phần tuần hồn vào bể aeroten, phần cịn lại được ép khơ đưa sang bể ủ bùn và cĩ thể sử dụng để làm phân bĩn.
Nước thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn loại B với các thơng số như sau: pH = 5,5 – 9
BOD = 50 mg/l COD = 100 mg/l SS = 100 mg/l
CHƯƠNG 3: CÂN BẰNG VẬT CHẤT3.1. CÁC TÍNH CHẤT CỦA NGUYÊN LIỆU 3.1. CÁC TÍNH CHẤT CỦA NGUYÊN LIỆU
Bảng 3.1. Thơng số kỹ thuật của nguyên liệu
Nguyên liệu Thơng số Giá trị
Đậu nành Độ ẩm đậu,% khối lượng đậu nành ban đầu 12 Tạp chất, % khối lượng đậu nành ban đầu 1 Tỷ lệ vỏ, % khối lượng hạt đậu nành 8,5 Độ trích ly, % khối lượng chất khơ 85
3.2. TỔN THẤT QUA CÁC QUÁ TRÌNH
Bảng 3.2. Tổn thất qua các quá trình
STT Các quá trình Tỷ lệ tổn thất (%)
1 Quá trình làm sạch, phân loại 0,3
2 Quá trình sấy nhẹ 0,15
3 Quá trình tách vỏ 0,2
4 Quá trình ngâm 0,2
5 Quá trình nghiền ướt 0,2
6 Quá trình lọc 0,25 7 Quá trình nấu 1,2 8 Quá trình phối trộn 0,2 9 Quá trình đồng hĩa 0,2 10 Quá trình tiệt trùng 0,4 11 Quá trình chiết rĩt 1 3.3. TÍNH TỔN THẤT QUA CÁC Q TRÌNH
Để đơn giản ta tính cân bằng nguyên liệu cho 1000 (l) sữa đậu nành thành phẩm
3.3.1. Quá trình rĩt vơ trùng
Sữa sau khi tiệt trùng xong sẽ được đưa vào rĩt vơ trùng. Trong q trình rĩt khơng tránh được tổn thất.
Ta tính cho 1000 (l) sữa đậu nành thành phẩm. Nhiệt độ của sữa đậu nành thành phẩm thường là 20oC, ta cĩ khối lượng riêng của sữa đậu nành thành phẩm là d20= 1,01 kg/l
1000 (l )sữa đậu nành thành phẩm cĩ khối lượng : 1000 x 1,01= 1010 (kg)
Khối lượng sữa đậu nành trước khi rĩt hộp: 1010(100 1001)
= 1020,20 (kg)
3.3.2. Quá trình tiệt trùng
Sữa đậu nành sau khi được đồng hĩa sẽ trải qua quá trình tiệt trùng để tiêu diệt các vi sinh vật, đảm bảo thời hạn bảo quản của sữa đậu nành. Trong quá trình sữa đậu nành được tiệt trùng xảy ra tổn thất khoảng 0,4%.
Khối lượng sữa đậu nành trước khi tiệt trùng là: 1020(100,20 0,1004) =1024,30 (kg)
3.3.3. Quá trình đồng hĩa
Sữa đậu nành sau khi phối trộn các thành phần phụ gia sẽ được chuyển sang quá trình đồng hĩa để đồng nhất các thành phần trong sữa đậu nành
Sữa trước khi
rĩt hộp Rĩt hộp Sản phẩm Tổn thất 1% Sữa trước khi tiệt trùng Sữa trước khi rĩt hộp Tiệt trùng Tổn thất 0,4% Sữa trước
khi đồng hĩa Đồng hĩa
Sữa trước khi tiệt trùng
Tổn thất 0,2%
Khối lượng sữa đậu nành trước khi đồng hĩa: 1024(100,30 0,1002) =1026,35 (kg)
3.3.4. Quá trình phối trộn
Dịch đậu nành sau khi trải qua qua trình nấu sẽ được chuyển sang quá trình phối trộn phụ gia để hồn thiện chất lượng của sữa đậu nành
Trong quá trình phối trộn dịch đậu nành sau khi nấu sẽ được phối trộn với các chất phụ gia bao gồm:
- Syrup đường: 25% khối lượng dịch đậu nành vào phối trộn - CMC: 0,1 % khối lượng dịch đậu nành vào phối trộn - Kali sorbat: 500ppm, tức là lượng Kali sorbat là :
1000000 500
khối lượng dịch đậu nành vào phối trộn
Khối lượng dịch đậu nành ( bao gồm phụ gia) trước khi đưa vào phối trộn là: ) 2 , 0 100 ( 100 35 , 1026 = 1028,41 (kg)
Gọi khối lượng dịch đậu nành sau khi nấu (trước khi trộn phụ gia) là (m) ta cĩ m = mdịch trước phối trộn - ( msyrup + mCMC + mkali sorbat )
m = mdịch trước phối trộn - (25%m + 0,1% m + m) m = mdịch trước phối trộn - 0,25 m mdịch trước phối trộn 1028,41 m = = = 822,73 (kg) 1,25 1,25 Dịch trước
khi phối trộn Phối trộn
Dịch trước khi đồng hĩa Syrup, CMC,
Kali sorbat
Lượng syrup cần là: 25% x 822,3 =205,68 (kg)
Syrup cĩ nồng độ đường là 45% nên => lượng đường cần là: 205,68 x 45% = 92,55 (kg)
Lượng CMC cần là: 822,73 x0,1% =0,82 (kg) Lượng Kali sorbat cần là: 822,73 x
1000000 500
= 0,41 (kg)
3.3.5. Quá trình nấu
Dịch đậu nành sau khi lọc sẽ được đưa đi gia nhiệt để khử mùi tanh, diệt các vi sinh vật cũng như làm giảm một số chất khơng tốt cĩ trong dịch đậu nành
Khối lượng dịch đậu nành trước khi đưa vào quá trình nấu là: 822(100,731,1002) = 916,87 (kg)
3.3.6. Quá trình lọc
Dịch đậu sau khi nghiền sẽ được đem đi lọc để loại bỏ bã, thu lấy dịch huyền phù sữa
Khối lượng dịch đậu trước khi đưa đi lọc: mlọc = mnấu + mbã * Tính khối lượng bã: Dịch trước khi lọc Lọc Dịch trước khi nấu Tổn thất 0,25% Bã Dịch trước
khi nấu Nấu
Dịch trước khi phối trộn
- Trong dịch sữa trước khi nấu ta cĩ lượng chất khơ hịa tan là 6,58%
Vậy ta cĩ khối lượng chất khơ hịa tan trong dịch sữa sau khi lọc (trước khi nấu) là: m1 = 100 58 , 6 87 , 916 = 60,33 (kg)
+ Lượng nước trong dịch đậu nành trước khi nấu là: 916,87 – 60,33 = 856,54 (kg)
- Giả thiết hiệu suất lọc là 90%; Ta cĩ khối lượng chất khơ hịa tan trong dịch trước khi lọc là:
m2 = 600,,933= 67,03 (kg)
- Khối lượng chất khơ hịa tan trong bã: m3 = m2 – m1 = 67,03 – 60,33= 6,70(kg)
- Trong chất khơ của đậu gồm chất khơ hịa tan chiếm 85%, chất khơ khơng hịa tan chiếm 15%. Vậy nên khối lượng chất khơ khơng hịa tan trong bã là:
m4 = m2 x 100 15 = 85 15 03 , 67 = 11,83 (kg)
- Khối lượng chất khơ trong bã : m5=6, 7+11,83 = 18,53 (kg) - Độ ẩm của bã w= 80%, nên ta cĩ khối lượng bã là:
mbã = m5 x (11w)= 18(1,530,81) = 92,65 (kg)
+ Lượng nước trong bã là: 92,65 – 18,53= 74,12 (kg) * Khối lượng dịch trước khi lọc là:
mlọc = mnấu + mbã = 916,87 + 92,65= 1009,52(kg)
3.3.7. Quá trình nghiền ướt
Hạt đậu nành sau khi tách vỏ sẽ được đưa vào nghiền ướt để phá vỡ cấu trúc tế bào giải phĩng các chất protein, glucid, lipid vào trong nước tạo thành dung dịch huyền phù.
Đậu trước khi
nghiền Nghiền ướt
Tổn thất 0,2%
Dịch trước khi lọc Nước nĩng, sodium
* Tính khối lượng nước:
- Khối lượng chất khơ trong dịch trước lọc: mchất khơ = 67,03 +11,83 = 78,86 (kg) - Để tính lượng nước thêm vào ta tính gần đúng khối lượng đậu đem nghiền qua cơng thức sau: mđậu= mchất khơ x 100 [100-( Wđậu +% tạp chất + %vỏ)] mđậu = 78,86 x 100 [100-(12 +1 + 8,5)] mđậu =100,46 (kg)
- Do chọn tỷ lệ đậu : nước là 1: 8 nên khối lượng nước dùng trong quá trình nghiền là: 100,46 x 8 = 803,68 (kg)
Do trong quá trình nghiền đậu tổn thất 0,2% nên khối lượng đậu nành đem nghiền là:
mđậu nghiền + mnước + mNaHCO3 = mdịch trước lọc + 0,2% mđậu nghiền mđậu nghiền + mnước +1,2% mđậu nghiền = mdịch trước lọc + 0,2% mđậu nghiền
mđậu nghiền =(100910,,012528030,002,68)=203,8 (kg) *Tính lượng nước rửa bã trong q trình lọc:
Vnước rửa bã + Vnước trước khi lọc = Vnước trước khi nấu + Vnước trong bã
Vnước rửa bã = Vnước trước khi nấu + Vnước trong bã - Vnước trước khi lọc Vnước rửa bã = 856,54 + 74,12 - 803,68
Vnước rửa bã = 126,98(kg) mđậu nghiền = mdịch trước lọc - mnước
3.3.8. Chần
Trước khi nghiền ướt cần chần hạt đậu nành qua hơi nước nĩng để tăng hiệu suất của quá trình nghiền
Trong quá trình chần hạt đậu nành bằng hơi nước nĩng thể tích hạt sẽ tăng lên khoảng 1,5 lần.Vì vậy nên lượng nước hạt hút vào là: 1,5 x 100,46=150,69 (kg)
Khối lượng đậu nành trước khi chần là:
mđậu trước chần + mnước hút vào đậu = mtrước khi nghiền +0,2% mđậu trước ngâm mđậu trước chần = mtrước khi nghiền - mnước hút vào đậu
(1- 0,002)
mđậu trước chần = 203(1,80,150002,)69= 53,21 (kg)
3.3.9. Quá trình tách vỏ
Khối lượng của đậu trước khi tách vỏ là mđậu = mđậu trước ngâm + 0,2%mđậu + mvỏ
mđậu = mđậu trước ngâm + 0,2%mđậu +8%mđậu mđậu =(1 0,00253,210,08) =57,97(kg) Đậu trước khi tách vỏ Tổn thất 0,2% Tách vỏ Đậu trước khi chần Đậu trước khi ngâm Tổn thất 0,2% Chần Đậu trước khi nghiền Nước nĩng
mvỏ = 57,97 x 0,08 =4,64 (kg)
3.3.10. Quá trình sấy nhẹ
Để tăng hiệu quả cho quá trình tách vỏ ta tiến hành sấy nhẹ hạt đậu nành.
Nếu gọi khối lượng đậu nành vào sấy là G1, độ ẩm là w1; khối lượng đậu nành sau khi sấy là G2, độ ẩm là w2.Ta cĩ:
G1 (100 – w1) = G2 (100- w2) G1 = G2 (100- w2)
(100 – w1)
Mặt khác do tổn thất trong quá trình sấy là 0,15% nên ta cĩ G1 = G2 (100- w2) + 0,15% G1 (100 – w1) Trong đĩ w1 = 12%, w2 = 10% nên ta cĩ: G1 – 0,0015G1 = 57,97(100(100 12)10)=59,29 G1 = (1 590,,001529 ) =59,38 (kg) 3.3.11. Quá trình làm sạch
Khối lượng đậu nành trước khi làm sạch và phân loại là: mđậu = mđậu trước sấy + mtạp chất + 0,3% mđậu
mđậu = mđậu trước sấy +1% mđậu + 0,3 mđậu Đậu trước
khi sấy nhẹ Sấy nhẹ
Tổn thất 0,15% Đậu trước khi tách vỏ Đậu trước khi làm sạch Tổn thất 0,3% Làm sạch, phân loại Đậu trước khi sấy nhẹ
mđậu ( 1-1/100- 0,3/100) = mđậu trước sấy mđậu=(11/10059,380,3/100)=60,16 (kg)
3.3.12. Hĩa chất vệ sinh
Các hĩa chất để vệ sinh thiết bị bao gồm: dung dịch NaOH 1,5%, dung dịch HNO3 0,5%
Vệ sinh nhà xưởng sử dụng dung dịch nước Clo
Căn xứ theo nhịp độ nấu: giữa các mẻ nấu trong ngày chỉ cần vệ sinh các nồi nấu và các thiết bị bằng nước nĩng. Trước khi hết ca sẽ vệ sinh các thiết bị chuẩn bị cho ca sản xuất sau bằng hĩa chất. Thể tích dung dịch các hĩa chất cần sử dụng cho một lần vệ sinh định kỳ khoảng 8% thể tích thiết bị lớn nhất là nồi phối trộn theo đĩ thể tích dung dịch vệ sinh:
0,08 x 1,03 =0,083 (m3), gần tương ứng 83 (kg). Lượng các hĩa chất sử dụng: - NaOH dạng hạt khan : 1,5 % x 83 =1,24(kg)
- Dung dịch acid nitric đạm đặc ( 63%): 0,5% x 83 /63% = 0,65 (kg)
CHƯƠNG 4: TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ 4.1. LẬP KẾ HOẠCH SẢN XUẤT
Nước ta nằm trong khu vực nhiệt đới giĩ mùa, ở miền Bắc cĩ 4 mùa rõ rệt.. Sữa đậu nành là loại thức uống cĩ thể dùng giải khát vào mùa nĩng bức mặt khác sữa đậu nành cũng là một loại thức uống dinh dưỡng được sử dụng thường xuyên vào bữa sáng hay các bữa ăn nhẹ nên mùa đơng vẫn cĩ thể được tiêu thụ được nhưng với số lượng khơng lớn như mùa hè. Vì vậy cần cĩ kế hoạch sản xuất hợp lý để mang lại hiệu quả kinh tế cao.
Bảng 4.1 Kế hoạch sản xuất của phân xưởng
Quý I II III IV
Sữa đậu nành (nghìn lit) 1060 1440 1440 1060
Tổng sản lượng (nghìn lit) 5000
Mỗi năm phân xưởng sản xuất 240 ngày, trung bình mỗi tháng sản xuất 20 ngày, những ngày cịn lại để sữa chữa, bảo dưỡng máy mĩc thiết bị. Năng suất lớn nhất một tháng là: 480.000 (lit)
Năng suất lớn nhất một ngày là: 480.000/20 = 24000(lit)
Mỗi ngày nấu 3 mẻ,năng suất lớn nhất một mẻ là: 24.000/3 = 8000 (lit) Thời gian nấu một mẻ:
- Quá trình làm sạch, sấy, tách vỏ, ngâm, nghiền, lọc: 90 (phút) - Quá trình nấu, phối trộn: 30 (phút)
- Quá trình đồng hĩa, tiệt trùng: 90 (phút) - Quá trình rĩt hộp: 90 (phút)
Tổng thời gian một mẻ sản xuất là: 90 + 30+ 90+ 90 = 300 (phút) = 5 (h) Mẻ thứ hai bắt đầu khi dịch đậu lọc được bơm hết sang nồi nấu.
Khoảng cách hai mẻ nấu là 90 (phút) Bố trí số mẻ cho một ca làm việc (8 h)
Mẻ 1 Mẻ 2 Mẻ 3 Mẻ 4 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 (h)
Hình 4.1. Đồ thị thời gian sản xuất trong 1 ca của phân xưởng Nếu chọn 4 mẻ nấu một ngày sẽ khơng đủ thời gian, bởi chỉ cĩ một ca sản xuất với thời gian là 8 (h), nếu chọn 4 mẻ sẽ là 9h 30phút, nếu 3 mẻ sẽ là 8 h đủ thời gian của một ca sản xuất.
Vậy chọn số ca làm việc trong ngày là 1 (ca), số mẻ sản xuất là 3(mẻ) Bảng 4.2. Tổng kết nguyên liệu chính, sản phẩm, bán thành phẩm cho 1 ngày, 1 năm TT Nguyên liệu, bán sản phẩm, sản phẩm Đơ n vị Giá trị 1000
(lit) 1 mẻ 1 ngày 1 năm
1 Đậu nành hạt ban đầu kg 60,16 481,28 1443,84 346521,6 2 Nước cho vào nghiền
đậu lit 803,68 6429,44 19288,32 4629196,8
3 Nước rửa bã lit 126,98 1015.84 3047,52 731404,8
4 Đường kg 92,55 740,4 2221,2 533088
5 CMC kg 0,82 6,56 19,68 4723,2
6 Kali sorbat kg 0,41 3,28 9,84 2361,6
8 Đậu nành trước quá
trình sấy nhẹ kg 59,38 475,04 1425,12 324028,8 9 Đậu nành trước quá
tình tách vỏ kg 57,97 463,76 1391,28 333907,2
10 Đậu nành trước quá
trình chần kg 53,21 425,68 1277,04 306489,6
11 Đậu nành trước quá
trình nghiền ướt kg 203,8 1630,4 4891,2 1173888 12 Dịch đậu nành trước khi lọc kg 1009,52 8076,16 24228,48 5814835,2 13 Dịch đậu nành trước khi nấu kg 916,87 7334,96 22004,88 5281171,2 14 Dịch đậu nành trước khi phối trộn kg 822,73 6581,84 19745,52 4738924,8 15 Dịch đậu nành trước khi đồng hĩa kg 1026,35 8210,8 24632,4 5911776
16 Sữa đậu nành trước khi
tiệt trùng kg 1024,30 8194,4 24583,2 5899968
17 Sữa đậu nành trước khi
rĩt hộp kg 1020,20 8161,6 24484,8 5876352 18 Sữa đậu nành thànhphẩm kg 1010 8080 24240 5817600 lit 1000 8000 24000 5760000 Bảng 4.3. Tổng hợp sản phẩm phụ TT Sản phẩm phụ Đơn vị Giá trị
1000 lit 1 mẻ 1 ngày 1 năm
1 Khối lượng vỏ đậu kg 4,64 37,12 111,36 26726,4
Bảng 4.4. Tổng hợp hĩa chất tẩy rửa
Hĩa chất Đơn vị đo Liều lượng
1 ngày 1 năm Vệ sinh thiết bị NaOH kg 9,92 2380,8 HNO3 63% 5,2 1248 Vệ sinh nhà
xưởng Nước Clo
Kg/m2 nhà xưởng/ năm
18
4.2. TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ
Chọn lịch làm việc của các quá trình sản xuất tương ứng với các máy mĩc thiết bị sử dụng như sau:
Bảng 4.5. Lịch làm việc của thiết bị