Bảng4 .4 Số ca làm việc cho dây chuyền sản xuất nectar chuối
Bảng4. 8 Bảng tổng hợp các công đoạn của sản phẩm đồ hộp nước đu đủ
Nguyên vật liệu Kg/h Kg/ca Kg/năm
Đu đủ nguyên liệu Đường Acid citric Nước Hộp 1000 130,83 3,48 550,88 6257 (hộp) 8000 1046,64 27,84 4407,04 50056 (hộp) 6792000 888597,36 23636,16 3741576,96 42497544 (hộp)
STT Các công đoạn Nguyên liệu,kg/h Nguyên liệu,kg/ca NL vào NL ra NL vào NL ra 1 Nguyên liệu 1000 1000 8000 8000 2 Bảo quản, dấm chín 1000 980 8000 7840 3 Phânloại-lựa chọn 980 960,40 7840 7683,2 4 Rửa 960,40 950,79 7683,2 7606,32 5 Gọt vỏ, cắt lát, bỏ hạt 950,79 713,09 7606,32 5704,72 6 Ép 713,09 684,84 5704,72 5478,72 7 Gia nhiệt 684,84 677,99 5478,72 5423,92 8 Lọc 677,99 657,65 5423,92 5261,2 9 Điều chỉnh, phối chế 657,65 1302,14 5261,2 10417,12 10 Thanh trùng 1302,14 1295,62 10417,12 10364,96 11 Rót hộp, ghép nắp 1295,62 1289,14 10364,96 10313,12 12 Bảo ôn 1289,14 1282,69 10313,12 10261,52 13 Thành phẩm 1282,69 10261,52
4.3. Tính cân bằng vật chất cho dây chuyền sản xuất Nectar chuối.
4.3.1. Các thông số kĩ thuật của sản phẩm Nectar chuối
Năng suất sản phẩm Nectar chuối: 1,5 tấn sản phẩm/ giờ.
Bảng 4. 9: Bảng tiêu hao nguyên liệu qua các công đoạn.
Năng suất tính theo sản phẩm: 1500kg/h. Nhà máy làm việc 2ca/ngày, mỗi ca làm việc 8h, tổng số giờ sản xuất trong 1 ngày là 16h.
4.3.2. Tính tốn
Áp dụng công thức: Gi = Gi+1 × 100
100 - x i
4.3.2.1. Công đoạn bảo ôn
STT Công đoạn Tiêu hao, %
1 Nguyên liệu 2 Bảo quản tạm 5 3 Rửa sơ bộ 2 4 Phân loại-lựa chọn 3 5 Rửa 1 6 Bóc vỏ 25 7 Chần 2 8 Chà 2 9 Phối trộn 1 10 Đồng hóa 1 11 Bài khí 1 12 Thanh trùng 0,5 13 Rót hộp 0,5 14 Bảo ôn 0,5 15 Thành phẩm
+ Tỷ lệ hao hụt: x14 = 0,5%
Lượng bán thành phẩm trước công đoạn bảo ôn: G14 = 1500 x 100
100 - 0,5 = 1507,53 (kg/h)
4.3.2.2. Cơng đoạn rót hộp
+ Tỷ lệ hao hụt: x13 = 0,5%
Lượng bán thành phẩm trước khi rót hộp: G13 = G14 × 100
100 - 0,5 = 1507,53 x 100
100 - 0,5 = 1515,11 (kg/h)
4.3.2.3. Công đoạn thanh trùng
+ Tỷ lệ hao hụt: x12 = 0,5%
Lượng bán sản phẩm trước khi thanh trùng là: G12 = G13 × 100
100 - 0,5 = 1515,11 x 100
100 - 0,5 = 1522,72 (kg/h)
4.3.2.4. Cơng đoạn bài khí
+ Tỷ lệ hao hụt: x11 = 1%
+ Lượng sản phẩm trước khi bài khí là: G11= G12 × 100
100 - 1 = 1522,72 x 100
100 - 1 = 1538,10 (kg/h)
4.3.2.5. Công đoạn đồng hóa
+ Tỷ lệ hao hụt: x10 = 1%
+ Lượng bán thành phẩm trước khi đồng hóa là: G10 = G11 x 100
100 - 1 = 1538,10 x 100
100 - 1 = 1553,64 (kg/h)
4.3.2.6. Công đoạn phối trộn
+ Tỷ lệ hao hụt: x9 = 1%
+ Lượng bán sản phẩm trước khi phối trộn là: G9 = G10 x 100
100 - 1 = 1553,64 x 100
100−1 = 1569,33 (Kg/h)
Theo dây chuyền sản xuất, lượng nguyên liệu đem đi phối trộn bao gồm: dịch chuối, nước, đường, axit citric, axit ascorbic và chất bảo quản là Kali sorbat
Ta chọn công thức phối trộn như sau: Tỉ lệ dịch quả : xiro = 1: 1,4 = 5 7
Khối lượng dịch quả trước khi phối trộn là: Gc = G9 ×5
12 = 1569,33 ×5
12 = 653,88 (kg/h).
4.3.2.7. Công đoạn chà
+ Tỷ lệ hao hụt: x8= 2%
Hàm lượng chuối trước khi vào công đoạn chà : G8 = Gc x 100
100−2 = 653,88 ×100
100−2 = 667,23(kg/h).
4.3.2.8. Công đoạn chần
+ Tỷ lệ hao hụt: x7 = 2%
+ Khối lượng chuối trước khi vào công đoạn chần : G7 = G8 x 100
100−2 = 667,23x 100
100−2 = 680,84 (Kg/h)
4.3.2.9. Cơng đoạn bóc vỏ, làm sạch
+ Tỷ lệ hao hụt: x6 = 25%
Khối lượng chuối trước khi vào cơng đoạn bóc vỏ làm sạch : G6 = G7 x 100
100−25 = 680,84 x 100
100−25 = 907,79(Kg/h)
4.3.2.10. Công đoạn rửa
+ Tỷ lệ hao hụt: x5 = 1%
Khối lượng chuối trước khi vào rửa : G5 = G6 x 100
100 - 1 = 907,79 x 100
100 - 1 = 916,96 (kg/h)
4.3.2.11. Công đoạn phân loại, lựa chọn
+ Tỷ lệ hao hụt: x4 = 3%
Khối lượng chuối trước khi vào công đoạn phân loại : G4 = G5 x 100
100−3= 916,96 x 100
100−3 = 945,32 (kg/h)
4.3.2.12. Công đoạn rửa sơ bộ
+ Tỷ lệ hao hụt: x3 = 2%
Khối lượng chuối trước khi vào công đoạn rửa sơ bộ : G3 = G4 x 100
100−2 = 945,32 x 100
100−2 = 964,62 (kg/h)
4.3.2.13. Cơng đoạn bảo quản, dấm chín
G2 = G3 x 100
100−5 = 964,62 x 100
100−5 = 1015,39 ( Kg/h)
4.3.3. Chi phí nguyên liệu phụ
4.3.3.1. Chi phí axit
Sản phẩm được phối chế để hàm lượng axit là 0,2%. Trong đó hàm lượng axit có trong chuối chiếm 0,4%.
Ta có : 0,4% × Gpt + Gxr y% = Gt × 0,2% (1) Trong đó :
Khối lượng xiro thêm vào là Gxr = 915,44 (kg/h) [Mục 4.3.2.6, tr.38] Khối lượng dịch quả chuối thêm vào là Gpt = Gc = 653,88 (kg/h)
Khối lượng dịch quả sau khi phối trộn Gt = Gxr + Gc = 915,44 + 653,88 = 1569,33 (kg/h) (2)
Từ (1) và (2) ta có: y = 1569,33 ×0,2 − 653,88 ×0,4
915,44 = 0,057 (%) Vậy hàm lượng axit citric có trong xiro là 0,057 %
Khối lượng axit cần sử dụng: Gax = 0,057 × 915,44
100 = 0,52 (kg/h)
Khối lượng chất bảo quản Kali Sorbat thêm vào bằng 0,03% hàm lượng xiro: Gbq = 0,03 ×915,44
100 = 0,27 (kg/h)
4.3.3.2. Chi phí đường nước
Chi phí đường dùng để nấu xirơ nồng độ 20%.
Lượng xirô đem đi phối trộn: Gxr = 915,44 kg/h. [Mục 4.3.2.6, tr.38] Ta có: Gxr = Gđ + Gn + Gax + Gbq
Gđ + Gn = Gxr – Gax – Gbq = 915,44 – 0,52 − 0,27= 914,65 (kg/h). Lượng đường để nấu xirơ: Gđ = 914,65×20
100 = 182,93(kg/h). Lượng nước sử dụng: Mnc = 914,91 – 182,93 = 731,72 (kg/h).
Do trong quá trình nấu lượng nước hao hụt là 5%, do đó lượng nước cần dùng trên thực tế là: Gntt = Gn + 5% × Gntt
Gntt = 𝑀𝑛
1−0,05 =731,72
0,95 = 770,23 (kg/h).
4.3.4. Chi phí cho bao bì Tetrapark
Theo mục 4.3.2.2 trang 38 lượng nước chuối đi vào quá trình rót hộp là mc = 1515,11 (kg/h).
Đối với sản phẩm nectar chuối được đóng hộp có thể tích 330 ml thì số hộp cần cho 1h sản xuất là: H1 = 1515,11 ×10^6
977×330 = 4699,32 ~ 4700 (hộp). Giả sử hao hụt do hư hỏng là: 4%. Lượng hộp thực tế là: H2= 4700
0,96 ~ 4896 (hộp/h). Vậy lượng hộp trong 1 ca sản xuất: nc = 4896 ×8 = 39168 (hộp).
Ta có bảng tóm tắt chi phí ngun liệu cho dây chuyền sản xuất nectar chuối như sau:
Bảng 4. 10: Bảng tổng hợp sản phẩm nectar chuối
Bảng 4. 11: Bảng tổng kết phần vật liệu (1 năm 566 ca) .
STT Các công đoạn Nguyên liệu, kg/h Nguyên liệu, kg/ca NL vào NL ra NL vào NL ra 1 Nguyên liệu 1015,39 1015,39 8123,12 8123,12 2 Bảo quản tạm 1015,39 964,62 8123,12 7716,96 3 Rửa sơ bộ 964,62 945,32 7716,96 7562,56 4 Phân loại 945,32 916,96 7562,56 7335,68 5 Rửa 916,96 907,79 7335,68 7262,32 6 Bóc vỏ, làm sạch 907,79 680,84 7262,32 5446,72 7 Chần hấp 680,84 667,23 5446,72 5337,84 8 Chà 667,23 653,88 5337,84 5231,04 9 Phối trộn 653,88 1553,64 5231,04 12429,12 10 Đồng hóa 1553,64 1538,10 12429,12 12304,80 11 Bài khí 1538,10 1522,72 12304,80 12181,76 12 Thanh trùng 1522,72 1515,11 12181,76 12120,88 13 Rót hộp 1515,11 1507,53 12120,88 12060,24 14 Bảo ôn 1507,53 1500 12060,24 12000 15 Thành phẩm 1500 12000
Nguyên vật liệu Kg/h Kg/ca Kg/năm
Chuối nguyên liệu Đường Acid citric Nước Hộp 1015,39 182,93 0,52 770,23 4896 (hộp) 8123,12 1463,44 4,16 6161,84 39168 (hộp) 4597685,92 828307,04 2354,56 3487601,44 22169088 (hộp)
CHƯƠNG 5 TÍNH NHIỆT
5.1. Tính hơi
Nguồn cung cấp nhiệt tại nhà máy chủ yếu là hơi do có những ưu điểm sau: Quá trình truyền nhiệt đều và tránh xảy ra hiện tượng quá nhiệt cục bộ. Dễ điều chỉnh nhiệt độ bằng cách điều chỉnh áp suất.
Khơng độc hại, khơng ăn mịn thiết bị. Dễ vận hành.
Đảm bảo vệ sinh cho dây chuyền sản xuất.
Hơi được sử dụng cho các công đoạn gia nhiệt, thanh trùng ở chế biến sản phẩm đồ hộp nước đu đủ và ở các công đoạn chần, thanh trùng trong chế biến nectar chuối.
Hơi sử dụng thường là hơi bão hịa vì hệ số truyền nhiệt cao và dễ ngưng tụ. Các thiết bị dùng hơi trong nhà máy thường được chia làm hai loại:
+ Loại tiêu thụ hơi cố định: loại thiết bị làm việc liên tục thì cường độ tiêu thụ hơi xem như cố định như các thiết bị chần hấp băng tải, thiết bị thanh trùng bản mỏng.
+ Loại tiêu thụ hơi không cố định: đối với các thiết bị làm việc gián đoạn vì những lúc đóng mở thiết bị để lấy nguyên liệu ra hoặc cho nguyên liệu vào, đôi khi trong một chu kì làm việc nhu cầu về hơi cũng khơng đều do yêu cầu kỹ thuật. Vì vậy nhu cầu về hơi luôn thay đổi và khơng cố định.
Tính tốn lượng hơi sử dụng: cộng tất cả các lượng hơi tiêu thụ cố định và thêm vào kết quả trên 10% cho tiêu thụ riêng của nồi hơi, cuối cùng cộng thêm 0,5 kg/h đối với một người dùng cho sinh hoạt.
Để chọn nồi hơi phù hợp cũng như việc tính tốn nhu cầu về nhiên liệu cần phải biết lượng hơi cần thiết tiêu thụ của thời gian tiêu thụ nhiều nhất.
5.2. Tính nhiệt cho dây chuyền chế biến đồ hộp nước ép đu đủ
5.2.1. Cơng đoạn đun nóng dịch ép quả.
Hàm lượng chất khơ có trong 100g đu đủ chín khoảng 15 – 20%, chọn 17%. Áp dụng cơng thức tính nhiệt dung riêng:
Cđ = [100 – 0,65 × a] : 100 ( kcal/kg.oC) [1, tr.374]. Với a là độ khô của nguyên liệu (%) Cđ = [100 – 0,65 × 17] : 100 = 0,88 (kcal/kg.oC) = 3,72 (kJ/ kg.oC)
Theo bảng 4.8 trang 36 lượng bán thành phẩm nước đu đủ đưa vào công đoạn gia nhiệt là M8 = 684,84 (kg/h) , sử dụng thiết bị gia nhiệt kiểu bản mỏng thì các thơng số làm việc như sau:
Nhiệt dung riêng của nước ép đu đủ Cđ = 3,72 (kJ/ kg.oC), nhiệt độ nước ép trước khi gia nhiệt là t1= 25oC, nhiệt độ cao nhất của nước ép sau khi gia nhiệt là t2 = 95oC.
Nhiệt lượng cần cung cấp là:
Q1 = M8 x Cđ x (t1- t2) = 684,84 x 3,72 x (95 – 25) = 178332,33 (kJ/h)
Nhiệt lượng cần để đun nóng nước: nhiệt lượng này cần thêm 20% so với nhiệt lượng cần để đun nóng dung dịch:
Q2 = 1,2 x Q1 = 1,2 × 178332,33 = 213998,80 (kJ/h). Đặc tính hơi gia nhiệt:
Áp suất: 2at
Nhiệt hóa hơi: rhh = 2208 KJ/kg
Hơi ngưng tụ chiếm 90% so với tổng lượng hơi cấp vào Lượng hơi cần để đun nóng nước (giả sử tổn thất ra mơi trường 3%)
H1 = 1,03 × Q2
0,9 × rhh = 1,03 × 213998,80
0,9 ×2208 = 110,91 (Kg/h).
5.2.2. Cơng đoạn thanh trùng.
Trong q trình thanh trùng, cần chi phí nhiệt cho giai đoạn đun nóng và giai đoạn giữ nhiệt độ thanh trùng khơng đổi.
Theo bảng 4.8 trang 36 lượng bán thành phẩm nước đu đủ đưa vào công đoạn thanh trùng là M11 = 1302,14 (kg/h), sử dụng thiết bị gia nhiệt kiểu bản mỏng thì các thơng số làm việc như sau
Giai đoạn nâng nhiệt: Nâng nhiệt sơ bộ từ 15oC đến 60oC Nhiệt lượng tiêu tốn cho giai đoạn nâng nhiệt:
Q1 = M11 × Cđ × ∆t1 = 1302,14 × 3,72 × (60 −15) = 217978,23 (kJ/h)
Giai đoạn thanh trùng: Nâng nhiệt từ 60oC đến 92oC và giữ nhiệt trong thời gian 30 giây.
Q2 = M11 × Cđ × ∆t2 = 1302,14 × 3,72 × (92 −60) = 155006,74 (kJ/h). Q = Q1 + Q2 = 217978,23 + 155006,74 = 372984,97 (KJ/h)
Áp suất: 2at
Nhiệt hóa hơi: rhh = 2208 KJ/kg
Hơi ngưng tụ chiếm 90% so với tổng lượng hơi cấp vào
Lượng hơi cần để đun nóng nước (giả sử tổn thất ra môi trường 3%) H2 = 1,03 × Q
0,9 × rhh = 1,03 × 372984,97
5.2.3. Công đoạn nấu xiro.
Dựa vào số liệu múc 6.1.7 trang 62, lượng hơi cần thiết cho quá trình nấu xiro là 110 kg/h.
Giả sử nhiệt tổn thất ra môi rường là 3%.
Suy ra lượng nhiệt cần cung cấp cho quá trình là: Mh = 110 × 1,03 = 113,3 (kg/h).
5.3. Tính nhiệt cho dây chuyền sản xuất nectar chuối.
5.3.1. Công đoạn chần hấp
Hàm lượng chất khơ có trong chuối từ 20 – 30%, chọn độ khơ trung bình là 25% Cc = [100 – 0,65 × a] : 100 ( kcal/kg.oC) [1, tr.375]
= [100 – 0,65 × 25] :100 x 4,168 = 3,47 (KJ/ kg.oC).
Theo bảng 4.10 trang 42 lượng bán thành phẩm chuối đưa vào công đoạn chần là G7 = 680,84 (kg/h), sử dụng thiết bị chần hấp băng tải thì các thơng số làm việc như sau:
Nhiệt độ ban đầu của chuối t1 = 28oC, nhiệt độ cao nhất của chuối khi chần t2 = 100oC. Nhiệt lượng cần cung cấp: Q1 = G7 x Cc x ∆t = 170101,06 (kJ/h).
Đặc tính hơi gia nhiệt: Áp suất: 2at
Nhiệt hóa hơi: rhh = 2208 KJ/kg
Hơi ngưng tụ chiếm 90% so với tổng lượng hơi cấp vào
Lượng hơi cần để đun nóng nước (giả sử tổn thất ra môi trường 3%) H3 = 1,03 × Q1
0,9 × rhh = 1,03 × 170101,06
0,9 ×2208 = 88,16 (Kg/h).
5.3.2. Công đoạn thanh trùng
Theo bảng 4.10 trang 42 lượng bán thành phẩm nước đu đủ đưa vào công đoạn thanh trùng là G11 = 1522,72 (kg/h), sử dụng thiết bị gia nhiệt kiểu bản mỏng thì các thơng số làm việc như sau:
Giai đoạn nâng nhiệt: nâng nhiệt sơ bộ từ 15oC đến 60oC Nhiệt lượng tiêu tốn cho giai đoạn nâng nhiệt:
Q1 = G11 × Cđ × ∆t1 = 1522,72 × 3,47 × (60 −15) = 237772,72 (kJ/h)
Giai đoạn thanh trùng: nâng nhiệt từ 60oC đến 92oC và giữ nhiệt trong thời gian 30 giây.
Q2 = G11 × Cđ × ∆t2 = 1522,72 × 3,47 × (92 −60) = 168082,82 (kJ/h). Q = Q1 + Q2 = 237772,72 + 168082,82 = 406855,54 (KJ/h)
Áp suất: 2at
Hơi ngưng tụ chiếm 90% so với tổng lượng hơi cấp vào Lượng hơi cần để đun nóng nước (giả sử tổn thất ra mơi trường 3%) H4 = 1,03 × Q
0,9 × rhh = 1,03 × 449126,25
0,9 ×2208 = 232,78 (Kg/h).
5.3.3. Cơng đoạn nấu syrup
- Theo số liệu mục 6.2.10, tr.71, lượng nhiệt cần cho quá trình nấu xiro trong sản
xuất nectar chuối là 121,88 (kg/h).
Có thể coi lượng hơi cung cấp cho nồi nấu nước đường là liên tục (do nồi có sẵn thơng số lượng nhiệt cung cấp).
Giả sử lượng nhiệt tổn thất ra môi trường là 3%. Suy ra lượng nhiệt cần thiết là: Mh2 = 121,88 × 1,03 = 125,53 (kg/h).
Tổng lượng hơi cung cấp cho quá trình sản xuất đồ hộp nước đu đủ và nectar chuối là: Dh= 110,91 + 213,41 + 113,3 + 88,16 + 232,78 + 125,53 = 884,09 (kg/h).
- Lượng hơi dùng để khử trùng thiết bị: Lấy bằng 20 % Dh Dkt = 884,09 × 0,2 = 176,81 (kg/h).
Tổng lượng hơi thiết bị sử dụng:
D’h = 884,09 + 176,81 = 1060,90 (kg/h).
Chọn nồi hơi có nhãn hiệu TD–1500N với các thông số kĩ thuật sau: [15]
Năng suất hơi: 500 – 1500 kg/h.
Áp suất hơi: 10at. Tiêu hao nhiên liệu dầu FO: 102 lít/h.
Kích thước (D×R×C): 4165×2295×2030 mm.
Số lượng chọn: 2 nồi, trong đó có 1 nồi dự phịng để đảm bảo cho sản xuất. Vậy lượng dầu sử dụng trong 1 ngày là: 102 × 24 = 2448 lít/ngày.
Xăng để sử dụng cho xe tải và xe con: 200 lít/ngày. Dầu DO để dùng cho máy phát điện: 5 kg/ngày.
Dầu nhờn dùng bôi trơn các thiết bị: 2920 kg/năm.
5.4. Tính nước
5.4.1. Cấp nước
Nước dùng trong nhà máy dùng cho các thiết bị rửa nguyên liệu, vệ sinh thiết bị, cung cấp cho lò hơi, nước sinh hoạt. Nước cung cấp cho nhà máy phải đạt yêu cầu về chất lượng như: độ trong, khơng có mùi vị lạ…
Nước dùng cho lị hơi: V1 = DVn.
Trong đó: Vn: thể tích riêng của nước ở 260C; Vn = 1003,11 × 10-6 (m3/kg). [9, tr11] D = 1069,90 kg/h là lượng hơi sử dụng. Vậy nên: V1 =1069,90 × 1003,11 × 10-6 = 1,07 m3/h. Nước dùng cho sinh hoạt
Lấy trung bình 25 lít/người/ca. Số người đơng nhất trong 1 ca là 124 người. Vậy lượng nước sinh hoạt sử dụng trong 1 ca là: 124 × 0,025 = 3,1m3/ca.
Do việc dùng nước khơng điều hồ nên để đảm bảo cung cấp cho những lúc khi cần thiết phải tăng lượng tiêu hao lên 3 lần. Vì vậy nước cần cho sinh hoạt thực tế là:
Msh = 3,1 × 3 = 9,3m3/ca = 1,16m3/h.