Các tank chứa bả sử dụng trong nhà máy

5.2 .7Thiết bị ly tâm tách sinh khối

5.2.14 Các tank chứa bả sử dụng trong nhà máy

5.2.14.1 Thùng chứa bả sau ly tâm

Lượng bả sau ly tâm là 56990,4(lít/ngày). Chọn hệ số chứa đầy là φ = 0,8.

Ta có thể tích thực tế của thùng chứa là:

Vthiết bị = = 67 (m3). Thiết kế một tank chứa bả ly tâm với thể tích 35m3

Áp dụng công thức tính thiết bị tank chứa ta có: Vtb = 0,942D3

H = 1,2 x D Đường kính của thiết bị là:

D =3170 mm H = 3804 mm

5.2.14.2 Thùng chứa bả sau lọc

Lượng bả sau lọc là 4572(lít/ngày). Chọn hệ số chứa đầy là φ = 0,85.

Ta có thể tích thực tế của thùng chứa là:

Vthiết bị = = 5,4 (m3). Thiết kế một tank chứa bả ly tâm với thể tích 6m3

Vthiết bị = 5,4 (m3). Chọn h1 = 1,3D ; h2 = 0,3D. Áp dụng công thức 5.5 ta có: Vthiết bị = Vtrụ + 2Vcầu = 1,285D3

Suy ra: D = 1,64 (m) ; h1 = 1,3 × 1,64 = 2,13 (m), h2 = 0,3 × 1,64= 0,49 (m); => Hthiết bị = h1 + 2h2 = 2,13+ 2 × 0,49 = 3,11 (m).

5.2.15 Các thiết bị vận chuyển

5.2.15.1 Bơm ly tâm

Chọn bơm ly tâm Pentax CM serie, Italy [36].

Hình 5. 22: Bơm Pentax CM32 – 160

Bảng 5. 14: Thông số kỹ thuật của bơm CM32 – 160C .

Tên bơm ly tâm CM32 – 160C

Năng suất 4,5 - 21 m3/giờ Chiều cao đẩy 14,4 – 24 ,1 m

Chiều cao hút 8 m

Công suất điện 2,3 kW

Công suất động cơ 2HP

Kích thước 490 x 240 x 292 mm

5.2.15.1 Bơm định lượng

Chọn bơm định lượng hiệu Fimars – Italy [37].

Hình 5. 23: Bơm MIA1000BMT1259

Bảng 5. 15: Thông số kỹ thuật của bơm MIA1000BMT1259

Tên bơm định lượng MIA1000BMT1259

Lưu lượng tối đa 1 m3/giờ

5.2.15.3 Băng tải

Chọn băng tải có bề rộng w = 500 mm.

5.3 Tổng kết thiết bị

Bảng 5. 16: Bảng tổng kết thiết bị

STT Tên thiết bị Kích thước (mm) Số

thiết bị

1 Tank pha loãng rỉ đường D=2690 ; H= 5595 2

2 Thiết bị acid hóa D=2690 ; H= 5595 2

3 Thiết bị ly tâm trục vít 4900x450x1650 1 4 Tank chứa bả ly tâm D= 1050 ; H= 2385 2 5 Thiết bị phối trộn D= 3975 ; H= 4770 4 6 Thiết bị thanh trùng làm

nguội 2500x2200x2500 4

7 Thiết bị lên men D = 2650 ; H = 4450 16 8 Thiết bị ly tâm tách sinh

khối 1500x900x1500 5

9 Thiết bị hoạt hóa giống Bình tam giác 1L 10 10 Thiết bị nhân giống cấp 1 D = 560; H = 1000 2 11 Thùng nhân giống cấp 2 1600x800x2100 8 12 Thùng nhân giống sản xuất D = 1360; H = 2500 8 13 Tank thu bả sau ly tâm D = 3170 ; H = 3804 1 14 Thiết bị sấy đông khô 1500 x 800 x1500 1

15 Thiết bị đóng gói 1600 x800 x2100 1

16 Thiết bị chứa bao gói 2340x1200x1800 1 17 Thiết bị đưa bao gói vào

băng tải 3510x2633x2400 1

18 Thiết bị kiểm tra bao gói 960x540x1200 1 19 Thiết bị thanh trùng sản

phẩm 650x500x1200 1

20 Thiết bị dán nhãn 2083x702x1300 1

21 Bơm ly tâm 490 x 240 x 292

CHƯƠNG 6: TÍNH NĂNG LƯỢNG6.1 Tính nhiệt - hơi 6.1 Tính nhiệt - hơi

Nhiệt lượng cung cấp trong một công đoạn:

Qnâng nhiệt + Qgiữ nhiệt + Qhóa hơi

Các công thức sử dụng trong tính toán nhiệt – hơi:

 Quá trình nâng nhiệt :

Nhiệt lượng tiêu tốn trong quá trình nâng nhiệt:

1 2 3

Q Q Q  Q

Trong đó:

Q : Nhiệt lượng đun nóng thiết bị

Q : Nhiệt đun nóng khối nguyên liệu

Q : Nhiệt lượng tổn thất ra môi trường xung quanh

Nhiệt lượng do đun nóng thiết bị Q1:

1 1 1 (c 1)

Q     G C t t n, (kJ) (6.1)

Trong đó:

G1: Khối lượng thiết bị, (kg)

tc: Nhiệt độ cuối cùng của quá trình nâng nhiệt, (0C) t1: Nhiệt độ ban đầu của thiết bị, (0C)

C1: Nhiệt dung riêng của vật liệu, (kJ/kg.độ) n: Số lượng thiết bị

Nhiệt lượng đun nóng khối nguyên liệu Q2 :

2 2 2 ( c 1)

Q G   C t t , (kJ) (6.2)

Trong đó:

G2: Khối lượng khối nguyên liệu, (kg)

C2: Nhiệt dung riêng của nguyên liệu ở nhiệt độ t1, (kj/kg.độ)

Nhiệt lượng tổn thất ra môi trường xung quanh Q3:

3 (tb 1)

Q    F T  t  t n, (J) ( 6.3)

Trong đó:

F: Diện tích toàn phần thiết bị, (m2). T1: Thời gian nâng nhiệt, (giây) t1: Nhiệt độ môi trường

ttb: Nhiệt độ trung bình của vỏ ngoài của thiết bị:

1 2 c tb t t t   α: Hệ số tỏa nhiệt ra môi trường xung quanh:

9,3 0,058 t

Lượng nhiệt duy trì cho khối nguyên liệu

4 2 (tb 1)

Q    F T  t  t n, (J) (6.4)

Trong đó:

F: Diện tích thiết bị, (m2) T2: Thời gian giữ nhiệt, (giây) t1: Nhiệt độ môi trường, (0C)

ttb: Nhiệt độ trung bình của vỏ ngoài của thiết bị. α: Hệ số tỏa nhiệt ra môi trường xung quanh

9,3 0,058 ttb

    , W/m2.độ.

Nhiệt lượng do nước ngưng mang ra

5 nn nn nn

Q D C t , (kJ) (6.5)

Trong đó:

Dnn: Lượng hơi nước ngưng, (kg)

Cnn: Nhiệt dung riêng của nước ngưng, (kJ/kg.độ) tnn: Nhiệt độ nước ngưng, (0C)

Nhiệt hóa hơi

Q   W r n (6.6)

Trong đó:

r: Ẩn nhiệt hóa hơi của nước, (kJ/kg)

W: Lượng ẩm bốc hơi từ nồi trên một đơn vị diện tích trong 1 giờ.

0,8 0,0475 W    P, (kg/m2.giờ). : Vận tốc của không khí,  0,5(m/s) b P P P

   , (mmHg): Hiệu số áp suất hơi nước trong không khí.

Tính hơi

Lượng hơi và nhiệt lượng có quan hệ theo hệ thức sau [9]:

Q D i    (6.7) Trong đó:

i: Hàm nhiệt của hơi nước ở nhiệt độ hơi đốt, (kcal/kg)

: Hàm nhiệt của nước ở nhiệt độ hơi đốt, (kcal/kg

6.1.1 Tính nhiệt - hơi cho các công đoạn

6.1.1.1 Công đoạn xử lý rỉ đường Quá trình nâng nhiệt:

Nhiệt lượng do đun nóng thiết bị Q1

1 1 1 (c 1)

Q     G C t t n

Trong đó:

- G1: Khối lượng thiết bị (kg)

- t1: Nhiệt độ ban đầu của thiết bị, lấy bằng nhiệt độ môi trường: 25 C - C1: Nhiệt dung riêng của thép: 0,5 (kJ/kg.độ)

- n: Số lượng thiết bị xử lý rỉ đường: 01 Ta có: G1

Trong đó:

F: Diện tích của thiết bị, F = 47,28 (m2).

: Bề dày của vỏ thép, = 0,004 (m).

: Khối lượng riêng của thép, = 7850 (kg/m3).

G1 = 47,28 × 0,004 × 7850 = 1484,6 (kg) Vậy: Q1= 1484,6 × 0,5 × (90 - 25) = 48249,5 (kJ)  Nhiệt lượng đun nóng khối nguyên liệu Q2

Áp dụng công thức (6.2) ta có: Q2 G C2  2 (tc t1) Trong đó:

G2: Khối lượng khối nguyên liệu C2: Nhiệt dung riêng của dịch rỉ đường. C2 = Chtx + 4186(1-x) (J/kgđộ)

x: Nồng độ chất hoà tan (50%)

Cht: Nhiệt dung riêng của chất hoà tan khan. Cht = 0,299 (J/kgđộ)

C2 = 0,299 × 0,5 + 4186 (1 – 0,5) = 2093,15 (J/kg.độ) = 2,09 (kJ/kg.độ) Vậy: Q2 = 36236,82 × 2,09 × (90 – 25) = 4922772 (kJ)

 Nhiệt lượng tổn thất ra môi trường xung quanh Q3:

Áp dụng công thức (6.3) ta có:

3 (tb 1)

Q    F T  t  t n, (J)

Trong đó:

F: Diện tích toàn phần thiết bị, F 3,14 D H (m2). D = 2,69m ; H = 5,595m

F = 3,14 × 2,69× 5,595 = 47,26 (m2) T1: Thời gian giữ nhiệt, t = 6 giờ.

t1: Nhiệt độ môi trường, chọn t1 = 250C Nhiệt độ xử lý 900C

ttb: Nhiệt độ trung bình của vỏ ngoài của thiết bị :

1 2 c tb t t t   = 0C

α: Hệ số tỏa nhiệt ra môi trường xung quanh: α = 9,3 × 0,058(ttb – t1) (W/m2 độ)

α = 9,3 × 0,058 × (57,5 – 25) = 17,53 (W/m2 độ) Vậy: Q3 = 47,26 × 6 × 17,53 × (57,5 – 25) = 161551,22 (kJ)

NN NN Q D i    Tra bảng, ta có ở 900C :

Hàm nhiệt của hơi nước: i = 635,81(kcal/kg)

Hàm nhiệt của nước: (kcal/kg) Vậy : DNN (kg)

Giai đoạn giữ nhiệt

Trong quá trình giữ nhiệt, nhiệt độ không thay đổi, nhiệt lượng tiêu tốn trong giai đoạn giữ nhiệt là lượng nhiệt cần thiết để bù đắp vào nhiệt lượng mất mát do nước bốc hơi trên bề mặt và lượng nhiệt tổn thất ra môi trường xung quanh.

 Lượng nhiệt duy trì cho khối nguyên liệu

Áp dụng công thức (6.4) ta có:

4 2 (tb 1)

Q    F T  t  t n, (J)

Trong đó:

F: Diện tích thiết bị xử lý, F = 47,28(m2) T2: Thời gian giữ nhiệt là 6 giờ = 21600 (giây) t1: Nhiệt độ môi trường, t1 = 250C

ttb: Nhiệt độ trung bình của vỏ ngoài của thiết bị, ttb = 57,50C. α: Hệ số tỏa nhiệt ra môi trường xung quanh:

α = 9,3 × 0,058 (ttb – t1) (W/m2 độ)

α = 9,3 × 0,058 × (57,5 – 25) = 17,53 (W/m2 độ) Vậy: Q4 = (kJ).

 Nhiệt lượng do nước ngưng mang ra

Áp dụng công thức (CT 8.5) Ta có:

5 nn nn nn

Q D C t , (kJ)

Trong đó:

Dnn: Lượng hơi nước ngưng, giả sử lượng hơi nước ngưng chính bằng lượng hơi cấp trong giai đoạn nâng nhiệt DNN (kg).

Cnn: Nhiệt dung riêng của nước ngưng ở 900C và áp suất 1atm là: 1,019 kcal/kg.độ = 4,268 kJ/kg.độ [8].

tnn: Nhiệt độ nước ngưng ở đây được coi như nhiệt độ của hơi cung cấp. Vậy: Q5 = × 4,268 × (90-25) = 625465,58 (kJ)

Vậy tổng nhiệt lượng tiêu tốn cho quá trình giữ nhiệt là:

QGN = Q4 + Q5 = + 625465,58 = 120796,1 (kJ) Áp dụng công thức (6.7) lượng hơi nước cần là:

GN GN Q D i    Tra bảng, ta có ở 900C :

Hàm nhiệt của hơi nước: i = 635,81 (kcal/kg)

Hàm nhiệt của nước: (kcal/kg) Vậy:

DGN(kg)

Quá trình hóa hơi

 Nhiệt hóa hơi

Áp dụng công thức (6.6) ta có: Q6 = W × r Trong đó: r: Ẩn nhiệt hóa hơi của nước Nhiệt độ trung bình của quá trình bay hơi:

96 25 60,5 2 tb t    0C Trong đó:960C là nhiệt độ tại đó nước bắt đầu bay hơi, 250C là nhiệt độ môi trường.

Tra bảng (I.250) [Tr 312, 8]:

Với ttb = 60,50C thì ẩn nhiệt hóa hơi của nước là: r2352,328(kJ/kg)

W: Lượng ẩm bốc hơi từ thiết bị tiệt trùng trên một đơn vị diện tích trong 1 giờ:

0,8 1 0,04075 W    P, (kg/m2.giờ), (VII, 7) [Tr 94, 9] : Vận tốc của không khí:  = 0,5 m/s b P P P

   , mmHg: Hiệu số áp suất hơi nước trong không khí

Tra bảng (I.253) [Tr 316, 8] với t1 = 250C thì P = 23,8 mmHg

Tra bảng (I.250) [Tr 312, 8] với tbh = 60,50C thì Pb = 153,093 mmHg 153,093 23,8 129, 293

     mmHg

Vậy lượng ẩm bốc hơi từ thiết bị xử lý rỉ đường: W10,040750,8   P F T

0,8

1 0,04075 0,5 129, 293 81,618 1,700

      (kg/m2.giờ)

Vậy: Q6 1,7 2352,328 1 3999   (kJ)

Áp dụng công thức (8.7) ta có lượng hơi nước cần:

6 HH Q D i    Tra bảng, ta có ở 900C :

Hàm nhiệt của hơi nước: i = 635,81 (kcal/kg)

Hàm nhiệt của nước: (kcal/kg) Vậy: DHH = (kg)

Vậy tổng chi phí hơi cần thiết cho quá trình xử lý rỉ đường là:

D = DNN + DGN + DHH = + + 1,75 = 2309,4 (kg)

6.1.1.2 Công đoạn tiệt trùng môi trường lên men

6.1.1.3 Công đoạn lên men

Trong công đoạn lên men, nhiệt độ lên men là 370C, theo yêu cầu công nghệ sử dụng nước có nhiệt độ bằng nhiệt độ lên men và sử dụng nước mát có nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ lên men 100C để giữ nhiệt độ ổn định cho quá trình lên men.

Vậy nhiệt tiêu tốn trong công đoạn lên men là nhiệt dùng để đun nước nóng từ nước có nhiệt độ 250C đến nước có nhiệt độ 370C.

Lưu lượng nước sử dụng cho 1 thiết bị lên men là 30 m3/ngày, thời gian lên men là 1 ngày. Vậy tổng lượng nước cần cấp là: 30 x 1 = 30 m3

Nhiệt lượng cần thiết để đun nóng 480 m3 lít nước từ 250C lên 370C là:

2 ( )

nn nn H O c d

Q G C  t t n

Với:

Vậy: Qnn = 30 × 998 × 4,186 × (37-25) × 18 = 24063137 (kJ). Áp dụng công thức (6.7) lượng hơi nước cần là:

nn nn Q D i    Tra bảng (I.250) [Tr 312, 8] ở 500C, ta có:

Hàm nhiệt của hơi nước: i = 635,81 (kcal/kg) Hàm nhiệt của nước: λ = 90,71(kcal/kg) Vậy : Dnn = (kg/ngày).

6.1.2 Tổng lượng hơi dùng trong nhà máy trong một ngày

Bảng 6. 1: Bảng tổng kết hơi dùng trong nhà máy

Công đoạn Lượng hơi tiêu thụ (kg/ngày)

Xử lý rỉ đường 2309,4

Tiệt trùng 200000

Lên men 10550

Tổng các công đoạn 212860

Tổng lượng hơi sử dụng cho các quá trình truyền nhiệt trong nhà máy là: 212860 (kg/ngày)

Lượng hơi cần cung cấp: DH Dtn Dph

Trong đó: Dph: Lượng hơi dùng cho vệ sinh thiết bị, đường ống, bề mặt sàn, tiệt trùng thiết bị ban đầu...

Giả sử: D ph = 0,25 Dm = 0,25 ×212860= 53214,85 (kg/ngày) Vậy: DH = 212860+ 53214,85 =266074,25 (kg/ngày).

6.2 Tính nhiên liệu

6.2.1 Than

 Tính lượng nhiên liệu cho nồi hơi

Sử dụng than làm nguồn chất đốt cấp nhiệt cho nồi hơi. Nhiệt lượng 1 kg than cun g cấp là 7800 (kcal). Lượng nhiên liệu cần dùng được tính theo công thức:

Trong đó:

 D: năng suất hơi thực tế (kg/ngày), D = 266074,25 kg/ngày

 ih: hàm nhiệt của hơi nước ở áp suất 8 at (kcal/kg), ih =662,3 (kcal/kg)

 i: hàm nhiệt của nước đưa vào (kcal/kg), i = 40 (kcal/kg)

 Q: nhiệt lượng của than (kcal/kg), Q = 7800 (kcal/kg)

 : hệ số sử dụng của lò hơi, = 0,75 Vậy:

G = 27099,09 (kg/ngày)

Hệ số đốt cháy là 90%. Lượng than thực tế cần cung cấp là: Gtt = = 30110,1 (kg/ngày)

 Tổng lượng than cần dung trong một năm:

Gthan = G x 355= 30110,1 x 355 = 10689087 (kg/năm).

6.2.2 Dầu FO

Trong đó

Q : Nhiệt lượng của dầu, Q = 9200 (kcal/kg). Du : Năng suất hơi, Du = 47832,59 (kg/ngày) : Hiệu suất lò hơi, = 0,8

th : Hàm nhiệt của hơi ở áp suất làm việc (8 atm) là 662,3 (kcal/kg). in : Hàm nhiệt của nước ở 250C, in = 25 (kcal/kg).

D =24846,85 (kg/ngày). Vậy lượng dầu dùng trong 1 năm là:

D = 24846,85 x 355 = 8820632,52 (kg/năm).

6.2.3 Dầu DO

Dự phòng để chạy máy phát điện đề phòng trường hợp mất điện. Sử dụng 4 lít/ ngày.

Một năm sử dụng là: : 5 x 355 = 1775 (lít)

6.2.4 Dầu nhờn

6.2.5 Xăng

Sử dụng cho các xe của nhà máy, các thiết bị dùng xăng. Lượng xăng sử dụng cho một ngày là 80 lít.

Lượng xăng sử dụng cho một năm: 80 × 355 = 28400 (lít).

6.3 Tính nước

Nước trước khi đưa vào sản xuất phải được xử lý đạt các yêu cầu kỹ thuật.

6.3.1 Nước dùng trong sản xuất

Nước dùng trong sản xuất là nước tham gia trực tiếp vào quá trình sản xuất, đóng vai trò là nguyên liệu trong quá trình sản xuất, ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng của sản phẩm. Bao gồm:

- Nước để pha loãng rỉ đường: 16073,67 l/ca.

- Nước để pha chế môi trường lên men: 29416,7 l/ca.

- Nước để pha chế môi trường nhân giống sản xuất:3884,3 l/ca. - Nước để pha chế môi trường nhân giống cấp 2:50 l/ca.

- Nước để pha chế môi trường nhân giống cấp 1:10 l/ca. - Nước để rửa sinh khối: 10243,97 l/ca.

Lượng nước dùng cho sản xuất trong một ngày là: Vsản xuất =59678,64 (l/ca).

6.3.2 Nước sử dụng cho việc phục vụ sản xuất

Nước sử dụng cho việc phục vụ sản xuất là nước được sử dụng vào các mục đích phụ trợ cho sản xuất, chúng không tham gia trực tiếp vào thành phần của sản phẩm. Bao gồm:

- Nước vệ sinh thiết bị, đường ống - Nước dùng cho tiệt trùng làm nguội - Nước dùng vào việc khác

6.3.2.1 Nước vệ sinh thiết bị, đường ống

Do nhu cầu sản xuất liên tục và làm việc ở điều kiện nhiệt độ cao nên lượng nước dùng để vệ sinh thiết bị là ít, chiếm khoảng 50% lượng nước dùng cho sản xuất. Vậy lượng nước dùng cho vệ sinh thiết bị, đường ống trong nhà máy sản xuất trong một ngày là:

Vvs = 50% × 59678,64 =29839,32 (l/ca)

6.3.2.2 Nước dùng cho hệ thống tiệt trùng làm nguội

Lượng nước dùng cho thiết bị tiệt trùng trong một ngày là: Vtt = 30000 (l/ca)

Bao gồm: nước rửa vệ sinh sân, khu vực sinh hoạt, nhà ăn… Lượng nước này chiếm khoảng 30% lượng nước vệ sinh thiết bị.

V khác = 30% × Vvs = 3% × 29839,32 = 895,18 (l/ ca) Lượng nước sử dụng cho việc phục vụ sản xuất là:

V phụ trợ = Vvs+ Vtt + Vkhác= 60734,2 (l/ ca)

6.3.3 Tổng lượng nước nhà máy sử dụng

Lượng nước nhà máy sử dụng trong vòng 1 ngày là:

Vtổng =Vsx +Vphụ trợ = (59678,64 + 60734,2)x 2 =240825,64(l/ngày)= 240,826 (m3/ngày).

6.3.4 Tính bể chứa nước

CHƯƠNG 7: TÍNH TỔ CHỨC 7.1 Tổ chức nhà máy

7.1.1 Sơ đồ tổ chức hệ thống nhà máy

Hình 7. 1: Sơ đồ tổ chức nhà máy 7.1.2 Tổ chức lao động

Nhà máy làm việc một ngày 2 ca, mỗi ca 8 giờ, mỗi năm làm việc 355 ngày. Ca 1 : 7 giờ ÷ 15 giờ

Các tank chứa bả sử dụng trong nhà máy

Sản phẩm thực phẩm Yogurt

Sinh khối của vi khuẩn Lactic