Chất phụ gia Đường Sacaroza
CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ TRONG DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT
DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT
3.1.Tính toán cho kẹo mềm sôcôla 3.1.1.Chọn thực đơn
Thực đơn của kẹo được xây dựng trên cơ sở:
Yêu cầu của thị trường: tùy theo yêu cầu của người tiêu dùng mà bánh, kẹo có thực đơn khác nhau.
Độ bền vững của sản phẩm theo thời gian: kẹo ảo quản dài ngày hay sử dụng ngay. Kinh nghiệm và khả năng sản xuất của nhà máy, đó chính là khả năng về trang thiết bị và khả năng cung cấp năng lượng.
Bảng 3.1 :Bảng chọn thực đơn sản xuất kẹo mềm sôcôla
Thành phần Khối lượng (kg) Lượng chất khô (%)
Đường sacaroza 100 99,9
Mật tinh bột 85 80
Cacao bột 16 95
Shortening 16 98
Gelatin 5 90
Chất phụ gia, chất bảo quản 10 ml
Năng suất là 3tấn/ca hay 375 kg/h. Độ ẩm sản phẩm là w = 5%,
Tiêu hao chất khô trong quá trình chế biến là 1,8%.
3.1.2.Tính công nghệ
3.1.2.1. Tính nguyên liệu theo thực đơn.
Lượng chất khô theo thực đơn là:
M1 = 100x99,9% + 85x80% + 16x95% + 16x98% + 5x90% = 203,28 (kg)
Tiêu hao chất khô trong quá trình chế biến là T = 1,8% nên lượng chất khô còn lại trong sản phẩm là:
M2 = M1 x 100 100 T − = 203,28 x 100 1,8 100 − = 199,62 kg
Độ ẩm của sản phẩm w = 5%. Lượng sản phẩm theo thực đơn là: M3 = M2 x 100
100 W− = 199,62 x 100
100 5− = 210,13 kg
3.1.2.2.Tính toán lượng nguyên liệu theo năng suất phân xưởng
Năng suất nhà máy 3 tấn/ca (375kg/h). Lượng nguyên liệu trong 1h là: Lượng đường Sacaroza trong 1h là:
M4 = 375x210,10013 = 178,46 kg/h Lượng Mật tinh bột trong 1h là :
M5 = 13 13 , 210 85 375x = 151,69 kg/h
Lượng Cacao bột trong 1h là: M6 = 375x210,1316 = 28,55 kg/h Lượng Shortening trong 1h là:
M7 = 375x210,1316 = 28,55 kg/h Lượng Gelatin trong 1h là:
M8 = 13 13 , 210 5 375x = 8,92 kg/h
Lượng chất phụ gia và chất bảo quản dùng trong 1h là:
Giả sử 1 ca làm việc (8h), 1 ngày làm 2 ca, 1 tháng làm 25 ngày, 1 năm làm 12 tháng, ta có bảng thống kê số liệu sau:
Bảng 3.2: Lượng nguyên liệu cần dùng cho sản xuất
STT Tên nguyên liệu Khối lượng nguyên liệu sử dụng (kg)
1 giờ 1 ca 1 ngày 1 tháng 1 Đường 178,46 1427,68 2855,36 71384 2 Mật tinh bột 151,69 1213,52 2427,04 60676 3 Cacao bột 28,55 228,4 456,8 11420 4 Shorterning 28,55 228,4 456,8 11420 5 Gelatin 8,92 71,36 142,72 3568 6 Phụ gia,bảo quản 17,84 ml 142,72ml 285,44ml 7136ml 3.1.2.3.Tính bán sản phẩm
Tiêu hao chất khô trong quá trình chế biến là T = 1,8% bao gồm:
Tiêu hao khi hòa sirô: T1 = 0,6%
Tiêu hao khi nấu : T2 = 0,4%
Tiêu hao khi đồng hóa nguyên liệu phụ: T3 = 0,4%
Tiêu hao khi đồng hóa chung : T4 = 0,2%
Tiêu hao khi tạo hình và bao gói: T5 = 0,2%
Tổng lượng chất khô của nguyên liệu đi vào sản xuất trong 1h là:
N1 = 178,46x99,9% + 151,69x 80% + 28,55x95% + 28,55x98% + 8,9x90% = 362,76 kg/h
Lượng chất khô của nguyên liệu đi hòa sirô:
N2 = 178,46x99,9% + 151,69x 80% = 299,63 kg/h.
Tổn thất chất khô trong giai đoạn hòa sirô là T1. Vậy lượng chất khô còn lại sau khi hòa sirô là:
N3 = N2 – N1xT1 = 299,63 – 362,76x0,6% = 297,45 kg/h. Nồng độ sirô là B = 80%, ta có lượng sirô là:
N4 = N3B = B = % 80 45 , 297 = 371,81 kg/h Lượng nước để hòa tan sirô là:
W = N4 - ∑nguyên liệu hòa sirô
= 371,81 – (178,46 + 151,69) = 41,66 kg/h.
Gelatin khi ngâm nước thường có độ ẩm 25%
Lượng Gelatin sau khi ngâm nước là: G = % 25 % 100 % 90 92 , 8 − x = 10,70 kg/h Lượng nguyên liệu phụ đi đồng hóa :
N5 = M6 + M7 + G = 28,55 + 28,55 + 10,70 = 67,80 kg/h Lượng nước có trong khối nguyên liệu phụ là:
W1 = 10,70x25% + 28,55x5% + 28,55x2% = 4,67kg/h Độ ẩm của khối nguyên liệu phụ:
a = 1 5 W N = 8 , 67 67 , 4 x100% = 6,89 %
Tiêu hao chất khô khi đồng hóa khối nguyên liệu phụ T3 =0,4%. Vậy lượng chất khô có trong nguyên liệu phụ là:
N6 = N5 x100 100 a − = 67,80x 100 89 , 6 100− = 63,12 kg/h Khối lượng chất khô còn lại trong nguyên liệu phụ là:
N7 = N6 – N1xT3 = 63,12 – 362,76x0,4% = 61,67 kg/h
Khi nấu kẹo tổn hao chất khô là T2 = 0,4% nên lượng chất khô còn lại trong khối kẹo sau nấu là:
Lượng chất khô đi vào đồng hóa chung là: N9 = N7 + N8 = 61,67 + 296 = 357,67 kg/h
Do độ ẩm khối kẹo là 5%, trọng lượng khối kẹo ở đồng hóa chung là: N10 = N9 x 100
100 - 5 = 357,67 x 100
100 5− = 376,49 kg/h
Tiêu hao chất khô ở đồng hóa chung là T4 = 0,2%, vậy lượng chất khô còn lại là: N11 = N9 – 0,2% x N1 = 357,67 – 0,2% x362,76 = 356,94 kg/h.
Lượng kẹo sau khi đồng hóa còn: N12 = N11 x 100
100 5− = 356,94x 100
100 5− = 375,73 kg/h Lượng nước có trong khối kẹo vào đồng hóa chung là:
W2 = 375,73 x 5% = 18,79kg/h
Do lượng nước trong khối nguyên liệu phụ là W1 = 4,67 kg/h nên lượng nước trong khối kẹo sau nấu là:
W3 = W2 – W1 = 18,79 – 4,67 = 14,12 kg/h Độ ẩm của kẹo sau nấu là:
W’ = 3 8 3 W N +W = 296 14,12 12 , 14 + 100% = 4,55%
Khi tạo hình có tổn hao chất khô là T5 = 0,2% nên lượng chất khô trong thành phẩm là: N13 = N11 – T5.N1 = 356,94 – 362,76.0,2% = 356,21 kg/h Lượng kẹo thành phẩm là: N14 = N13 x 100 100 5− = 356,21 x 100 100 5− = 374,96 kg/h.
a.Tính lượng hơi
Lượng hơi cấp cho quá trình nấu kẹo bao gồm:
Lượng hơi để hòa sirô: D1
Lượng hơi để nấu kẹo: D4 D4 gồm: + D2 hơi để đun nóng sirô
+ D3 lượng hơi cần cấp cho khối sirô bốc hơi. • Tính lượng hơi D1
Ta có lượng nhiệt của hơi cung cấp cho quá trình hòa sirô là: Q1 = D1 x (ilh – ing) → D1 = Q1/(ilh – ing)
Trong đó: ilh: Hàm nhiệt của hơi đốt (kcal/kg)
ing: Hàm nhiệt của hơi nước ngưng(kcal/kg) Theo công thức Q1 = β x M x C x (t2 – t1)
Trong đó: M: lượng sirô , M = N4 = 371,81 kg/h C: Nhiệt dung riêng của siro (kcal/kg.0C)
C = 1 – 0,00047.Bx = 1 – 0,00047x80 = 0,9624 (kcal/kg.0C) t1,t2 :Nhiệt độ đầu và cuối của quá trình hòa sirô (0C).
β =1,1: hệ số mất mát nhiệt ra môi trường xung quanh. Vậy Q1 = 1,1x371,81x0,9624x(105 – 25) = 31489,04 (kcal/h) Khi hòa xiro ta dùng áp suất hơi p = 4kg/cm2 = 4at.
Tra bảng ta được: ilh = 654,9(kcal/kg) ; ing = 143,7(kcal/kg) Vậy lượng hơi cấp cho quá trình hòa sirô là:
D1 = ng ng lh i i Q −1 = 654,9 143,7 04 , 31489 − = 61,6 (kg/h)
• Tính lượng hơi để nấu kẹo D4
- Lượng hơi để đun nóng sirô Q2 = D2. (ilh – ing)
Theo công thức: Q2 = M.C.(t2 –t1). β
Trong đó: M: là lượng sirô vào nồi nấu kẹo (kg/h), M= N4 = 371,81 kg/h C: Nhiệt dung riêng của sirô (kcal/kg.0C), C = 0,9624 (kcal/kg0C) t1 = 700C : Nhiệt độ đầu của sirô
t2 = 1100C : Nhiệt dộ khối kẹo lúc ngừng nấu
Vậy : Q2 = 1,1x317,81x0,9624x(110 – 70) = 13457,86 (kcal/h) Khi nấu kẹo ta dùng áp suất hơi p = 6 at. Tra bảng ta có:
ilh = 657,3kcal/kg ; ing = 159,4 kcal/kg Do vậy lượng hơi dùng để đun nóng sirô là:
D2 = ng ng lh i i Q −2 = 657,3 159,4 86 , 13457 − = 27,03 kg/h
-Lượng hơi cần cấp cho khối sirô bốc hơi là: D3 = 1,45xB Với B là lượng nước bốc hơi trong quá trình nấu kẹo.
B = khối lượng sirô – khối lượng kẹo sau nấu
= N4 – (N8 + W3) = 371,81 – (296 + 14,11) = 61,7 kg/h ⇒ D3 = 1,45x61,7 = 89,47 (kg/h)
Vậy tổng lượng hơi để nấu kẹo là:
D4 = D2 + D3 = 27,03 + 89,47 = 116,5 kg/h Hơi dùng cho quá trình tạo hình là:
Lượng hơi dự phòng là:
D6 = 30%x (D1+D4+D5) = 30%x( 61,6 + 116,5 + 53,43) = 69,46 kg/h Tổng lượng hơi dùng cho phân xưởng kẹo mềm là:
D7 = D1 + D4 + D5 + D6 = 61,6 + 116,5 + 53,43 + 69,46 = 300,99kg/h Lượng hơi dùng trong phân xưởng trong 1 ca là:
D8 = 8 x D7 = 8 x 300,99= 2407,92 (kg) Lượng hơi dùng cho 1 tấn sản phẩm là:
D9 = D7 x 375 1000 = 300,99 x 375 1000 = 800 kg/tấn sản phẩm
b.Tính lượng nước cho phân xưởng kẹo mềm
Nước để hòa sirô : theo tính toán ở trên thì lượng nước để hòa sirô là W= 41,69 kg/h hay 0,042 m3/h.
Nước cho nấu kẹo:
Công thức : W4= 1 1 2 2 1 1 c t c t c t i − − x B
Trong đó: W4: Lượng nước cần cung cấp cho thiết bị nấu i: Ẩn nhiệt hóa hơi của nước ngưng (i = 640 kcal/kg) c1: nhiệt dung riêng của nước vào thiết bị (kcal/kg0C) c2: Nhiệt dung riêng của nước ra khỏi thiết bị ( kcal/kg0C) c1 = c2 = 1 (KJ/kg.độ)
B: Lượng nước bay hơi trong quá trình nấu kẹo (Kg/h) B = 61,7 kg/h
t1: Nhiệt độ của nước vào thiết bị (t1=250C) t2: Nhiệt độ của nước ra khỏi thiết bị ( t2= 400C)
Vậy : W4 = ((1640x40−11xx4025)) −
x61,7 = 2468 kg/h = 2,47m3/h Lượng nước làm nguội kẹo được qui về 1m3/tấn sản phẩm Lượng nước cần cho 1 ca làm nguội là :
1 x 3=3(m3/ca)
Lượng nước cần cho 1 giờ làm nguội là : W5 = 3/8= 0,375m3/h
Lượng nước dùng cho thí nghiệm theo tỷ lệ 1m3/1 tấn sp Lượng nước cho 1 giờ thí nghiệm thiết bị là:
W6=0,375 (m3/h)
Lượng nước cho vệ sinh thiết bị : được quy về 1m3 /1 tấn sản phẩm. Lượng nước cho 1 giờ vệ sinh thiết bị là:
W7=0,375 (m3/h)
Lượng nước cho 1 tấn sản phẩm là:
375 47 , 2 375 , 0 375 , 0 375 , 0 042 , 0 + + + + x 1000 = 9,6 m3 Tổng lượng nước cần dung cho sản xuất kẹo trong 1 giờ là:
C = W+ W4 + W5 + W6 + W7
= 0,042 + 2,47 + 0,375 + 0,375 + 0,375 = 3,64 (m3/h) Lượng nước dung trong sản xuất trong 1 ca:
3,64x8=29,12 m3
Lượng nước dung trong sản xuất trong 1 ngày: 29,12x2=58,24 m3
59,24x25=1456 m3
Lượng nước dung trong sản xuất trong 1 năm 1456x12=17472 m3
3.1.2.5.Chi phí bao bì cho kẹo mềm sôcôla
Ta sử dụng các loại bao bì sau: (năng suất 3 tấn/ca) Ta có định mức
+Giấy gói kẹo: 40 kg/tấn +Túi PE: 20kg/tấn
+Thùng cacton: 80kg/tấn
Giấy gói kẹo
Lượng giấy kẹo trong 1 ca là:
1000 40 3000x
=120 (kg ) Lượng giấy kẹo trong 1 ngày là:
120 x 2=240 (kg)
Lượng giấy kẹo trong 1 tháng là: 240 x 25 = 6000 (kg) Lượng giấy kẹo trong 1 năm là:
6000 x 12 = 72000 (kg)
Túi PE
Lượng túi dùng trong 1 ca là:
1000 20 3000x
= 60 (kg ) Lượng túi dùng trong 1 ngày là:
60 x 2 = 120 (kg)
Lượng túi dùng trong 1 tháng là: 120 x 25 = 3000 (kg) Lượng túi dùng trong 1 năm là:
3000 x 12 = 36000 (kg)
Thùng cacton
Lượng thùng cacton dùng cho 1 ca sản xuất là:
1000 80 3000x
= 240 (kg )
Lượng thùng cacton dùng cho 1 ngày sản xuất là: 240 x 2 = 480 (kg)
Lượng thùng cacton dùng cho 1 tháng sản xuất là: 480 x 25 = 12000 (kg)
Lượng thùng cacton dùng cho 1 năm sản xuất là: 12000 x 12 = 144000 (kg)
3.2.Tính toán cho kẹo cứng cam 3.2.1.Chọn thực đơn
Thực đơn của kẹo được xây dựng trên cơ sở:
• Yêu cầu của thị trường: tùy theo yêu cầu của người tiêu dùng mà bánh, kẹo có thực đơn khác nhau.
• Độ bền vững của sản phẩm theo thời gian: kẹo ảo quản dài ngày hay sử dụng ngay.
• Kinh nghiệm và khả năng sản xuất của nhà máy, đó chính là khả năng về trang thiết bị và khả năng cung cấp năng lượng.
Bảng3.3 : Bảng chọn thực đơn sản xuất kẹo mềm sôcôla
Thành phần Khối lượng (kg) Lượng chất khô (%)
Đường sacaroza 100 99,9
Mạch nha 45 80
Axit chanh 0,5 90
Tinh dầu cam 5 ml
Năng suất là 6 tấn/ca hay 750 kg/h. Độ ẩm sản phẩm là w = 1,5%,
Tiêu hao chất khô trong quá trình chế biến là : T = 1,7% tổng lượng chất khô
3.2.2.Tính công nghệ
3.2.2.1. Tính nguyên liệu theo thực đơn.
Lượng chất khô trong nguyên liệu theo thực đơn:
M1=100x99,9%+ 45x80% + 0,5x90% = 136,35 kg Lượng chất khô còn lại trong sản phẩm sau quá trình chế biến:
M2 = M1 –TxM1 = 100 ) 100 ( 1x T M − = 100 ) 7 , 1 100 ( 35 , 136 x − = 134,03 kg Lượng sản phẩm theo thực đơn:
M3 = W W x M − 100 100 2 = 134100,03−1100,5 x = 136,07 kg
3.2.2.2.Tính toán lượng nguyên liệu theo năng suất phân xưởng
Năng suất nhà máy 6 tấn/ca (750kg/h). Lượng nguyên liệu trong 1h là: Lượng đường Sacaroza trong 1h là:
M4 = 750x136,10007 = 551,19 kg/h Lượng mạch nha trong 1h là :
M5 = 07 07 , 136 45 750x = 248,03 kg/h
Lượng axit chanh trong 1h là: M6 = 750x136,070,5 = 2,75 kg/h Lượng tinh dầu cam trong 1h là:
M7 = 136750x,075 = 27,55 ml/h
Giả sử 1 ca làm việc (8h), 1 ngày làm 2 ca, 1 tháng làm 25 ngày, 1 năm làm 12 tháng, ta có bảng thống kê số liệu sau:
Bảng 3.4: Lượng nguyên liệu cần dùng cho sản xuất
STT Tên nguyên liệu Khối lượng nguyên liệu sử dụng (kg)
1 giờ 1 ca 1 ngày 1 tháng
1 Đường 551,19 4409,52 8819,04 220476
2 Mạch nha 248,03 1984,24 3968,48 99212
3 Axit chanh 2,75 22 44 1100
4 Tinh dầu cam 27,55 (ml) 220,4(ml) 440,8(ml) 11020(ml)
3.2.2.3.Tính bán sản phẩm
Tiêu hao chất khô trong quá trình chế biến là T = 1,7% bao gồm:
Tiêu hao khi hòa sirô: T1 = 0,8%
Tiêu hao khi nấu : T2 = 0,5%
Tiêu hao khi tạo hình và bao gói: T3 = 0,4%
N1 = 551,19x99,9% + 248,03x 80% +2,75 x90% = 751,54 kg/h Lượng chất khô của nguyên liệu đi hòa sirô:
N2 = 551,19x99,9% + 248,03x 80% = 749,06 kg/h.
Tổn thất chất khô trong giai đoạn hòa sirô là T1. Vậy lượng chất khô còn lại sau khi hòa sirô là:
N3 = N2 – N1xT1 = 749,06 – 751,54x0,8% = 743,04 kg/h. Nồng độ sirô là B = 80%, ta có lượng sirô là:
N4 = N3B = B = % 80 04 , 743 = 928,8 kg/h Lượng nước để hòa tan sirô là:
A = N4 - ∑nguyên liệu hòa sirô
= 928,8 – (551,19 + 248,03) = 129,58 kg/h.
Do tổn hao T2 = 0,5% nên lượng chất khô còn lại trong khối kẹo sau nấu: N5 = N3 – T2xN1 = 743,04 - 751,54x0,5% = 739,28 kg/h
Lượng kẹo sau nấu: N6 = W x N − 100 100 5 = 739100,28−1100,5 x = 750,53 kg/h Lượng nước trong khối kẹo sau nấu là:
A1= 750,53x1,5% = 11,26 kg/h Độ ẩm của kẹo sau nấu là:
W’ = 1 5 1 A N A − = 739,28 11,26 26 , 11 + 100% = 1,5%
Trọng lượng khối kẹo sau làm nguội = Trọng kẹo sau nấu + lượng axit chanh N7 = N6 + Naxit chanh = 750,53 + 2,75 = 753,28 kg/h
Do tổn hao khi tạo hình và bao gói là T3 = 0,4% nên lượng chất khô trong sản phẩm = lượng chất khô trong khối kẹo sau nấu – Tổn thất trong khâu tạo hình và bao gói.
N8 = N5 – T3 x N1 = 739,28 – 0,4% x 751,54 = 736,27 kg/h Trọng lượng bán sản phẩm: N9 = W x N − 100 100 8 + Naxit chanh = 5 , 1 100 100 27 , 736 − x + 2,75 = 750,02 kg/h
3.2.2.4. Tính lượng hơi và nước cho phân xưởng kẹo cứng cam a.Tính lượng hơi
Lượng hơi cấp cho quá trình nấu kẹo bao gồm:
Lượng hơi để hòa sirô: D5
Lượng hơi để nấu kẹo: D6
*)Tính lượng hơi D5
Ta có lượng nhiệt của hơi cung cấp cho quá trình hòa sirô là:
Q1 = D5 x (ilh – ing) → D5 = ng lh i i Q − 1
Trong đó: ilh: Hàm nhiệt của hơi đốt (kcal/kg)
ing: Hàm nhiệt của hơi nước ngưng(kcal/kg) Theo công thức Q1 = β x M x C x (t2 – t1)
Trong đó: M: lượng sirô , M = N4 = 928,8 kg/h C: Nhiệt dung riêng của sirô (kcal/kg.0C)