Năng suất của dịch đem lên men cho mỗi mẻ ứng là 62622,84 (l/ca). Chọn hệ số chứa đầy là φ = 0,65.
Thể tích thực của thiết bị là:
V = = 96,3 (m3/ngày). Vậy chọn thiết bị lên men với thông số kỹ thuật là:
Bảng 5. 4: Thông số kỹ thuật của thiết bị lên men dạng đứng [30]
Thể tích, m3 15
Lượng môi trường nạp vào,m3 <12
Áp suất, Mpa 0,1 – 0,6
Số vòng quay của trục, vòng/phút 500
Ta có, thời gian lên men một mẻ là 1ngày. Nên số thiết bị thủy phân cần sử dụng là:
n = = 6,42
Vậy ta chọn 8 thiết bị lên men (thêm 1 thiết bị dự trữ).
Vì nhà máy sản xuất 2 ca liên tục nên số lượng thiết bị cho quá trình lên men là 16
Hình 5. 9: Thiết bị lên men SSG - 15 Bảng 5. 5: Thông số kỹ thuật
STT Thiết bị lên men SSG - 15
1 Model SSG - 15
2 Thể tích, L 15000
3 Đường kính 2650
4 Chiều cao 4450
5.2.7Thi t b ly tâm tách sinh kh iế ị ố
Khối lượng canh trường cần ly tâm là 77495,8 (L/ca)
Chọn thời gian ly tâm là 1 giờ 30 phút nên năng suất thiết bị cần dùng là 51663,9 L/h.
n = = 4,86
Chọn 5 thiết bị lọc ly tâm dạng đĩa DHC-500có các thông số sau:
Bảng 5. 6: Thông số kỹ thuật của thiết bị ly tâm dạng đĩa [31]
STT Thiết bị ly tâm dạng đĩa DHC500
4 Tốc độ, vòng/ phút 6700
5 Kích thước (L × W × H ), mm 1500 × 900 × 1500
Hình 5. 10: Thiết bị ly tâm dạng đĩa [26] 5.2.8 Thiết bị nhân giống
5.2.8.1 Thiết bị nhân giống sản xuất
Thể tích môi trường nhân giống sản xuất là 5255,38 lít/ca. Chọn hệ số chứa đầy của thiết bị là = 0,7.
Thể tích thực của thiết bị là: V = = 75,07 (m3/ca).
Thời gian lên men giống sản xuất là 24 h, vậy chọn 8 thiết bị nuôi cấy giống sản xuất với kích thước D = 1360mm, H = 2500 mm, mỗi thiết bị nhân giống cho 1 ca sản xuất.
Bảng 5. 7: Bảng thông số thiết bị nhân giống sản xuất
STT Thiết bị nhân giống sản xuất HEM - 1000
1 Model HEM - 1000
2 Chiều cao (mm) 2500
3 Đường kính (mm) 1360
4 Diện tích sưởi ấm (m2) 2,6
5 Trộng lượng (US gallon) 24
Hình 5. 11: Thiết bị nhân giống sản xuấtHEM - 1000
5.2.8.2 Thiết bị nhân giống cấp 2
Thể tích môi trường nhân giống cấp 2 là 470,63 lít/ca. Chọn hệ số chứa đầy của thiết bị là = 0,7.
Thể tích thực của thiết bị là: V = = 0,67 (m3/ca).
Chọn thiết bị nhân giống cấp 2 giống với thiết bị nhân giống sản xuất nhưng với thể tích 0,1(m3).
Thời gian nhân giống cấp 2 là 12h. Chọn số thiết bị nuôi cấy giống cấp 2 là 8 thiết bị.
Hình 5. 12: Thiết bị nhân giống sản xuất BLBIO – 100SJA
5.2.8.3 Thiết bị nhân giống cấp 1
Thể tích môi trường nhân giống cấp 1 là 42,89 L/ca. Chọn hệ số chứa đầy của thiết bị là = 0,7.
Thể tích thực của thiết bị là: V = = 0,061 (m3/ca).
Chọn thiết bị nhân giống cấp 1 giống với thiết bị nhân giống sản xuất nhưng với thể tích 0,04(m3).
Thời gian nhân giống cấp 1 là 12h. Chọn số thiết bị nuôi cấy giống cấp 1 là 2 thiết bị.
Hình 5. 13: Thiết bị nhân giống sản xuất MINGYI
5.2.8.4 Hoạt hóa giống
Môi trường nhân giống cấp 1 trong một ngày là 5,6 lít
Chọn bình tam giác thể tích 1000 ml. Vậy số lượng bình tam giác cần cho nhân
giống là: n = = 5,6 (bình)
Vậy chọn 10 bình tam giác thể tích 1000 ml.
5.2.9 Thiết bị ly tâm
Thể tích dung dịch trước khi vào ly tâm là 19200 lít/ca. Thời gian để ly tâm một mẻ là 1giờ 30phút .Số thiết bị ly tâm cần dùng là:
n = = 2,56
Hình 5. 14: Thiết bị ly tâm tách pha dạng đĩa
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động:
Thiết bị ly tâm tách pha dạng đĩa, ở giữa của thiết bị là trục của động cơ ly tâm. Bên trong là trục hình trụ chuyển động xoay tròn trên đỉnh có gắn các pec phun nước để rửa liệu, dung dịch sẽ được nhập vào bồn bằng hệ thống van và lượng dịch sẽ được điều chỉnh nhờ hệ thống phao định lượng. Dưới tác dụng của lực ly tâm, các cấu tử rắn chuyển động về phía thành của hệ thống máy ly tâm nhằm tách phần dịch ra khỏi phần rắn.
5.2.10 Tank rửa sinh khối
Tổng thể tích canh trường sau lên men trong 1 ca là:V = 27619,5 (lít/ca). Chọn hệ số chứa đầy là φ = 0,8.
Ta có thể tích thực tế của thùng pha chế là: Vthiết bị = = 34,5 (m3). n = = 2,3
Hình 5. 15: Tank rửa sinh khối
Bảng 5. 11: Bảng thông số tank rửa sinh khối
STT Thiết bị rửa sinh khối SSG - 15
1 Model SSG – 15
2 Chiều cao (mm) 4450
3 Đường kính (mm) 2650
4 Đường kính cửa vào ra (mm) 65
5 Dung tích (L) 15000
5.2.11 Thiết sấy đông khô
Khối lượng sinh khối cần sấy đông khô là 11163,6 (L/ca) n = = 1,78
Chọn 2 thiết bị sấy đông khô có các thông số sau:
Bảng 5. 12: Thông số kỹ thuật của thiết bị sấy đông khô
STT Thiết bị sấy đông khô
1 Model DHC500
2 Khoảng cách giữa các tầng (mm) 90
3 Nhiệt độ bộ ngưng thất nhất -50
4 Nhiệt độ tầng -40 4
8 Khối lượng thiết bị 12000
Hình 5. 16: Thiết bị sấy đông khô
5.2.12 Thi t b l c TFFế ị ọ
Khối lượng dịch sinh khối cần lọc là 5935,7 (L/ca) n = = 0,84 Chọn 1 thiết bị lọc có các thông số sau:
Bảng 5. 13: Thông số kỹ thuật của thiết bị lọc [33]
STT Thiết bị lọc tiếp tuyến
1 Vật liệu tiếp xúc trực tiếp với sản
phẩm AISI316L (1.4404 – 1.4435)
2 Bề mặt đánh bóng Ra, um <0,8
3 Diện tích lọc,m2 0,6 – 0,7
4 Thể tích làm việc tối thiểu, L <5000
5 Áp lực tối đa, bar 4
6 Thiết bị được kết nối bằng 1 ½’’ kẹp 3
7 Điện cấp 400V/ 50 Hz/ 3phases/3kW
8 Kích thước, mm 1500x800x1500
Hình 5. 17: Thiết bị lọc tiếp tuyến [33]
Nguyên lí hoạt động
Hình 5. 18: Nguyên lý làm việc của thiết bị lọc tiếp tuyến
Lọc tiếp tuyến là lọc toàn bộ dịch lỏng đầu vào di chuyển vào cột lọc/casette thông qua bơm áp lực ở đó các dịch có kích thước/trọng lượng phân tử nhỏ hơn sẽ đi tiếp tuyến qua bề mặt màng lọc để đi ra qua đường dịch qua màng (gọi tắt là permeate), các chất có kích thước/trọng lượng phân tử lớn hơn cỡ lỗ màng lọc sẽ đi qua đường hồi (gọi là retentate) và được quay lại bình chứa hoặc bình thu ban đầu.
Ưu điểm của công nghệ này là hạn chế sự tạo thành lớp cặn tích tụ bám vào bề mặt màng và gây ra hiện tượng tắc màng như công nghệ lọc truyền thống.
5.2.13 Dây chuyền đóng gói thành phẩm
- Công suất động cơ: 0,5 kW
- Kích thước: 2340x1200x1800 mm - Khối lượng: 987 kg
5.2.13.2 Thiết bị nén khung
Chọn máy rửa chai nhãn hiệu HUASHENG với các thông số:[35] Các thông số kĩ thuật:
- Năng suất: 10000 gói/h - Công suất động cơ: 2,5 Kw
- Khối lượng: 1100 kg
- Kích thước: 3510 x 2633 x 2400 mm - Số lượng: 1
5.2.13.3 Thiết bị kiểm tra gói sau khi nén
Chai sau khi rửa sạch được đưa qua máy EBI của hãng Heuft để kiểm tra: Công suất của máy: 10000 gói/giờ.
Kích thước : (960 x 540 x 1200) mm
Sau khi qua máy kiểm tra mà chai không đạt sẽ được đẩy ra khỏi dây chuyền, với chai mẻ sẽ tiêu hủy luôn, chai chưa sạch sẽ chờ rửa lại. Chai đạt sẽ đưa vào máy chiết.
Hình 5. 19: Thiết bị kiểm tra đóng gói
5.2.13.4 Thiết bị đóng gói
Chọn thiết bị kiểm tra chai của hãng SYSCONA có các thông số như sau:
- Model : DP275 - Công suất: 3 – 3,5 KW - Nguồn điện: 380V 50Hz - Định lượng: 5L - Sản lượng: 10000 gói/h - Độ chính xác: 1%
- Trọng lượng máy: 700kg
- Kích thước máy: 2040x1170x2500
Hình 5. 20: Thiết bị đóng gói
5.2.13.5 Thiết bị kiểm tra gói sau khi đóng gói
Chọn thiết bị kiểm tra của hãng SYSCONA có các thông số như sau: - Model: UNICEPT 4
+ Số lượng: 1
- Công suất động cơ: 22 (kW)
- Kích thước: 7835 x 2036 x 2500 (mm) - Khối lượng: 1200 (Kg)
- Số lượng: 1
5.2.13.7 Thiết bị dán nhãn
Dùng máy dán nhãn có TB- 90Lvới các thông số kỹ thuật: - Năng suất: 10000 gói/h
- Công suất động cơ: 1,7 kW
- Kích thước: (2383 x 702 x 1300) mm - Khối lượng:190Kg
- Số lượng: 1
5.2.13.8 Băng tải
Chọn 2 hệ thống băng tải xích BTC02của công ty Kim Tiến Đứcđể vận chuyển chai trong phân xưởng.
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 LƯỢNG 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:
1
Q : Nhiệt lượng đun nóng thiết bị
2
Q : Nhiệt đun nóng khối nguyên liệu
3
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
6
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: