3.1. Lập kế hoạch sản xuất cho phân xưởng
Ta có kế hoạch dự kiến sản xuất của phân xưởng trong một năm được thể hiện ở bảng dưới đây:
Bảng 3.1. Dự kiến kế hoạch sản xuất của phân xưởng
Thán g 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Cả năm Số ngày 23 21 25 26 27 25 0 26 27 25 26 27 278 Số ca 69 63 75 78 81 75 0 78 81 75 78 81 834
Mỗi ngày phân xưởng tiến hành sản xuất 3 ca, mỗi ca sản xuất kéo dài 8 tiếng.
Tháng 1 và 2 nhà máy sản xuất ít hơn những tháng cịn lại do thời gian này rơi vào những tháng Tết.
Tháng 7 khơng có ngun liệu nên nghỉ khơng sản xuất và tiến hành bảo trì máy móc thiết bị sẵn sàng cho những đợt sản xuất tiếp theo.
Còn các tháng còn lại tiến hành sản xuất liên tục từ thứ 2 đến thứ 7 và chủ nhật nghỉ khơng sản xuất.
3.2. Tính cân bằng sản phẩm cho 100 kg nguyên liệu đầu vào
Ở công đoạn chà: vỏ, hạt cà chua là phế phụ phẩm chiếm 3 – 4% khối lượng của quả nên tỉ lệ hao hụt ở công đoạn này là 3,5%.
Ở công đoạn cô đặc: tỉ lệ ngun liệu hao hụt ở cơng đoạn này chính là tỉ lệ lượng nước bốc hơi khi đem cà chua đi cơ đặc. Cà chua trước khi cơ đặc có nồng độ chất khô là 7% và sau khi cô đặc là 30%. Tỉ lệ hao hụt này được tính như sau:
W = Gđ (1 - xđ/xc) = Gđ (1 - 7/30) = 0,767 Gđ Trong đó:
Gđ là khối lượng dung dịch cần cô đặc Xđ là nồng độ chất khô ban đầu
Xc là nồng độ chất khô sau khi cô đặc
Hàm lượng muối trong thành phẩm chiếm tỉ lệ 0,7% và muối được sử dụng có hàm lượng NaCl là 99% do đó ở cơng đoạn phối trộn, lượng muối cần thêm vào được tính dựa theo biểu thức sau:
0,007 mm + 0,007 mc = mm 0,99
(0,99 – 0,007) mm = 0,007 mc
0,983 mm = 0,007 mc Trong đó:
mm là khối lượng muối thêm vào (kg)
mc là khối lượng cà chua đưa vào phối trộn (kg) Vậy khối lượng muối thêm vào là:
Ta có bảng tỉ lệ hao hụt nguyên liệu qua các công đoạn chế biến như bên dưới
Bảng 3.2. Tỉ lệ hao hụt qua từng công đoạn trong dây chuyền sản xuất
STT Công đoạn Tỉ lệ hao hụt (-)/tăng
thêm (+)
1 Lựa chọn nguyên liệu -2%
2 Rửa -1% 3 Xé tơi -0,5% 4 Đun nóng -0,5% 5 Chà -3,5% 6 Cơ đặc -76,7% 7 Phối trộn +0,712% 8 Rót hộp, ghép mí -1% 9 Thanh trùng, làm nguội -1% 10 Bảo ơn -0,5%
Sau khi xác định được tỉ lệ hao hụt nguyên liệu qua từng cơng đoạn ta tiến hành tính lượng bán thành phẩm thu được qua mỗi cơng đoạn.
3.2.1. Lựa chọn nguyên liệu
Lượng nguyên liệu vào: 100 (kg) Tỉ lệ hao hụt: 2%
Lượng nguyên liệu hao hụt: 100 0,02 = 2 (kg)
3.2.2. Rửa
Lượng nguyên liệu vào: 100 – 2 = 98 (kg) Tỉ lệ hao hụt: 1%
Lượng nguyên liệu hao hụt: 98 0,01 = 0,98 (kg)
3.2.3. Xé tơi
Lượng nguyên liệu vào: 98 – 0,98 = 97,02 (kg) Tỉ lệ hao hụt: 0,5%
Lượng nguyên liệu hao hụt: 97,02 0,005 = 0,485 (kg)
3.2.4. Đun nóng
Lượng nguyên liệu vào: 97,02 – 0,485 = 96,535 (kg) Tỉ lệ hao hụt: 0,5%
Lượng nguyên liệu hao hụt: 96,535 0,005 = 0,483 (kg)
3.2.5. Chà
Lượng nguyên liệu vào: 96,535 – 0,483 = 96,052 (kg) Tỉ lệ hao hụt: 3,5%
Lượng nguyên liệu hao hụt: 96,052 0,035 = 3,362 (kg)
3.2.6. Cô đặc
Lượng nguyên liệu vào: 96,052 – 3,362 = 92,69 (kg) Tỉ lệ hao hụt: 76,7%
Lượng nguyên liệu hao hụt: 92,69 0,767 = 71,093 (kg)
3.2.7. Phối trộn
Lượng nguyên liệu vào: 92,69 – 71,093 = 21,597 (kg) Lượng muối bổ sung: 21,597 7,12 10-3 = 0,154 (kg)
3.2.8. Rót hộp, ghép mí
Tỉ lệ hao hụt: 1%
Lượng nguyên liệu hao hụt: 21,751 0,01 = 0,218 (kg)
3.2.9. Thanh trùng, làm nguội
Lượng nguyên liệu vào: 21,751 – 0,218 = 21,533 (kg) Tỉ lệ hao hụt: 1%
Lượng nguyên liệu hao hụt: 21,533 0,01 = 0,215 (kg)
3.2.10. Bảo ôn
Lượng nguyên liệu vào: 21,533 – 0,215 = 21,318 (kg) Tỉ lệ hao hụt: 0,5%
Lượng nguyên liệu hao hụt: 21,318 0,005 = 0,107 (kg)
3.2.11. Thành phẩm
Lượng thành phẩm thu được: 21,318 – 0,107 = 21,211 (kg)
Vậy với mỗi 100 kg nguyên liệu đầu vào ta sản xuất ra được 21,211 kg sản phẩm cà chua cô đặc thành phẩm.
3.3. Tính cân bằng sản phẩm cho 1 giờ sản xuất
Năng suất phân xưởng mỗi ngày: 18,3 (tấn/ngày) = 18300 (kg/ngày) Năng suất phân xưởng mỗi giờ là:
Cứ 100 kg nguyên liệu cà chua ta sản xuất được 21,211 kg sản phẩm. Vậy lượng nguyên liệu cà chua cần cho 1 giờ sản xuất là:
Ta tiến hành xác định lượng bán thành phẩm thu được ở mỗi công đoạn trong 1 giờ sản xuất.
3.3.1. Lựa chọn nguyên liệu
Lượng nguyên liệu vào: 3594,833 (kg) Tỉ lệ hao hụt: 2%
Lượng nguyên liệu hao hụt: 3594,833 0,02 = 71,897 (kg)
3.3.2. Rửa
Tỉ lệ hao hụt: 1%
Lương nguyên liệu hao hụt: 3522,936 0,01 = 35,229 (kg)
3.3.3. Xé tơi
Lượng nguyên liệu vào: 3522,936 – 35,229 = 3487,707 (kg) Tỉ lệ hao hụt: 0,5%
Lượng nguyên liệu hao hụt: 3487,707 0,005 = 17,439 (kg)
3.3.4. Đun nóng
Lượng nguyên liệu vào: 3487,707 – 17,439 = 3470,268 (kg) Tỉ lệ hao hụt: 0,5%
Lượng nguyên liệu hao hụt: 3470,268 0,005 = 17,351 (kg)
3.3.5. Chà
Lượng nguyên liệu vào: 3470,268 – 17,351 = 3452,917 (kg) Tỉ lệ hao hụt: 3,5%
Lượng nguyên liệu hao hụt: 3452,917 0,035 = 120,852 (kg)
3.3.6. Cô đặc
Lượng nguyên liệu vào: 3452,917 – 120,852 = 3332,065 (kg) Tỉ lệ hao hụt: 76,7%
Lượng nguyên liệu hao hụt: 3332,065 0,767 = 2555,694 (kg)
3.3.7. Phối trộn
Lượng nguyên liệu vào: 3332,065 – 2555,694 = 776,371 (kg) Lượng muối bổ sung thêm: 776,371 7,12 10-3 = 5,528 (kg)
3.3.8. Rót hộp, ghép mí
Lượng ngun liệu vào: 776,371 + 5,528 = 781,899 (kg) Tỉ lệ hao hụt: 1%
Lượng nguyên liệu hao hụt: 781,899 0,01 = 7,819 (kg)
3.3.9. Thanh trùng, làm nguội
Lượng nguyên liệu vào: 781,899 – 7,819 = 774,08 (kg) Tỉ lệ hao hụt: 1%
3.3.10. Bảo ôn
Lượng nguyên liệu vào: 774,08 – 7,741 = 766,339 (kg) Tỉ lệ hao hụt: 0,5%
Lượng nguyên liệu hao hụt: 766,339 0,005 = 3,832 (kg)
3.3.11. Thành phẩm
Từ những tính tốn trên ta lập được bảng tổng kết về lượng nguyên liệu vào, ra ở mỗi công đoạn sản xuất trong 1 giờ và 1 ngày.
Bảng 3.3. Tổng kết nguyên liệu vào, ra trong từng công đoạn theo giờ, ngày
STT Cơng đoạn
Lượng ngun liệu tính theo giờ (kg/giờ)
Lượng nguyên liệu tính theo ngày (kg/ngày)
Đầu vào Đầu ra Đầu vào Đầu ra
1 Lựa chọn, phân loại 3594,833 3522,936 86275,992 84550,464 2 Rửa 3522,936 3487,707 84550,464 83704,968 3 Xé tơi 3487,707 3470,268 83704,968 83286,432 4 Đun nóng 3470,268 3452,917 83286,432 82870,008 5 Chà 3452,917 3332,065 82870,008 79969,56 6 Cô đặc 3332,065 776,371 79969,56 18632,904 7 Phối trộn 776,371 781,899 18632,904 18765,576 8 Rót hộp, ghép mí 781,899 774,08 18765,576 18577,92 9 Thanh trùng, làm nguội 774,08 766,339 18577,92 18392,136 10 Bảo ôn, thành phẩm 766,339 762,502 18392,136 18300,048 3.4. Tính lượng hộp cần sử dụng
Ta lựa chọn hộp làm bằng sắt tây có khối lượng tịnh là 400g/hộp. Mỗi ngày chúng ta cần rót 18765,576 kg sản phẩm vào hộp. Vậy số hộp cần sử dụng cho 1 ngày sản xuất là:
PHẦN 4. TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ
4.1. Băng tải con lăn
Trong công đoạn phân loại cần phải phân loại 3594,833 (kg) nguyên liệu mỗi giờ.
Lựa chọn gia công băng tải con lăn với các thông số kỹ thuật sau: Chiều cao của băng tải: 1 m.
Năng suất băng tải được tính như sau: Q = 3600 B d v h
Trong đó:
B là chiều rộng băng tải: 0,8 (m)
d là khối lượng riêng của quả cà chua: 1024 (kg/m3) v là vận tốc của băng tải: 0,1 (m/s)
là hệ số sử dụng của băng tải: = 0,75
h là chiều cao trung bình của lớp cà chua: 0,02 (m) Q = 3600 0,8 1024 0,1 0,75 0,02 = 4423,68 (kg/giờ) Số băng tải cần sử dụng là:
Vậy số băng tải cần sử dụng là 1 băng tải. Chiều dài băng tải được tính như sau: L = N L1 + L2 (m)
Trong đó:
N là số cơng nhân làm việc, chọn N = 4
L1 là chiều rộng làm việc của 1 công nhân, chọn L1 = 0,75 (m) L2 là chiều dài bộ dẫn động và tang quay, chọn L2 = 1 (m) Vậy chiều dài băng tải là:
4.2. Thiết bị rửa
Lượng nguyên liệu đi vào công đoạn rửa là 3522,936 (kg/giờ).
Lựa chọn thiết bị rửa rau quả model CXJ-5 có thơng số kỹ thuật như sau:
- Năng suất: 5 (tấn/giờ)
- Kích thước (L W H): 2540 1140 1800 (mm)
- Công suất: 5,15 (kW)
Số lượng thiết bị cần phải sử dụng là:
Vậy cần sử dụng 1 thiết bị rửa.
Hình 4.1. Thiết bị rửa thổi khí [18] 4.3.Thiết bị xé tơi
Lượng nguyên liệu đi vào công đoạn xé tơi là 3487,707 (kg/giờ).
Chọn lựa thiết bị nghiền xé model CPSJ-5 của hãng Jimei với các thơng số kỹ thuật:
- Kích thước tổng thể (L W H): 1200 1200 1100 (mm)
- Năng suất: 5 (tấn/giờ)
- Vật liệu: Thép không gỉ 304
- Công suất: 5 (kW)
- Tốc độ quay của trục: 310 (vòng/phút) Số thiết bị cần sử dụng là:
Vậy chọn 1 thiết bị.
Hình 4.2. Thiết bị xé tơi [19]4.4. Thiết bị gia nhiệt 4.4. Thiết bị gia nhiệt
Lượng ngun liệu đi vào cơng đoạn đun nóng là 3470,268 (kg/giờ). Thể tích nguyên liệu đi vào cơng đoạn đun nóng mỗi giờ là:
Lựa chọn thiết bị gia nhiệt dạng tấm Alfa Laval M10-M có các thơng số kỹ thuật như sau:
- Năng suất tối đa: 4 (m3/giờ)
- Áp suất làm việc tối đa: 10 bar
- Nhiệt độ làm việc: 180oC
- Điện năng tiêu thụ: 2 (kW)
- Kích thước (L W H): 700 470 1084 (mm) Số lượng thiết bị cần phải sử dụng là:
Hình 4.3. Thiết bị gia nhiệt dạng tấm [20]4.5. Thiết bị chà 4.5. Thiết bị chà
Lượng nguyên liệu đi vào máy chà mỗi giờ là 3452,917 (kg/giờ)
Lựa chọn 3 máy chà cánh đập model DDJ-5 của hãng Jimei đặt liên tiếp nhau để tăng độ mịn, độ đồng nhất của nguyên liệu. Thiết bị có các thơng số kỹ thuật như sau:
- Kích thước thiết bị (L W H): 1760 800 1500 (mm) - Vật liệu chế tạo: Thép khơng gỉ 304
- Năng suất: 3 – 5 (tấn/giờ)
Hình 4.4. Thiết bị chà [21]4.6. Thiết bị cô đặc 4.6. Thiết bị cô đặc
Mỗi giờ chúng ta cần phải tiến hành bốc hơi 2555,694 (kg) nước.
Lựa chọn thiết bị cô đặc chân khơng 2 nồi model SJN2-3000 có các thơng số kỹ thuật như sau:
- Năng suất bay hơi: 3000 (kg/giờ)
- Kích thước thiết bị (L W H): 7000 1400 5100 (m)
- Tiêu hao hơi: 2500 (kg/giờ)
- Nhiệt độ hiệu 1: 80 – 90oC - Nhiệt độ hiệu 2: 55 – 70oC
- Nước tuần hoàn làm mát: 50 – 60 (tấn/giờ) Số thiết bị cần sử dụng là:
Hình 4.5. Thiết bị cô đặc chân không [22]
Vậy cần sử dụng 1 thiết bị.
4.7. Thiết bị phối trộn
Ở công đoạn này mỗi giờ cần phải phối trộn 776,371 (kg) dung dịch cà chua cơ đặc có nồng độ 30% với 5,528 (kg) muối. Vậy thể tích nguyên liệu cần phối trộn được tính như sau:
Trong đó:
mc là khối lượng cà chua đưa vào phối trộn (kg) mm là khối lượng muối bổ sung thêm (kg)
dc là khối lượng riêng của dung dịch cà chua 30%, tra Sổ tay Q trình và Thiết bị Hóa chất, tập 1 trang 57 ta có được dc = 1106 (kg/m3) [1]
dm là khối lượng riêng của muối ăn, dm = 2160 (kg/m3) Vậy thể tích ngun liệu ở cơng đoạn này là:
Hệ số sử dụng của nồi phối trộn là 0,7 do đó vậy thể tích của nồi là:
Nồi phối trộn nguyên liệu là nồi 2 vỏ bằng thép không gỉ, có thân hình trụ, nắp hình nón, đáy hình chỏm cầu. Bên trong có cánh khuấy nằm sát đáy, cửa nạp liệu và đáy có cửa tháo sản phẩm ra.
Hình 4.6. Nồi phối trộn
Gọi:
D: là đường kính nồi, m H: là chiều cao nồi, m
h1 là chiều cao phần đáy nồi, m h2 là chiều cao phần nắp nồi, m
Ta chọn H = 0,8 D và h1 = h2 = 0,2 D Thể tích phần hình trụ: Thể tích phần đáy nồi: Thể tích nồi nấu: VN = VT + VD = 0,226 D3 (m3) Suy ra: Chọn D = 1,2 m Suy ra: H = 0,8 D = 0,8 1,2 = 0,96 (m) h1 = h2 = 0,2 D = 0,2 1,2 = 0,24 (m) Chọn chiều cao chân thiết bị hc là 0,8 (m) Tổng chiều cao nồi nấu là:
Nồi có phần vỏ dày 50 mm do đó đường kính ngồi của nồi là: Dn = D + 0,05 2 = 1,2 + 0,1 = 1,3 (m)
4.8. Thiết bị rót hộp, ghép mí
Ở cơng đoạn này, mỗi giờ chúng ta cần rót và ghép mí 781,899 (kg) cà chua cơ đặc vào hộp sắt tây 400 g.
Vậy số hộp cần rót và ghéo mí mỗi giờ là:
Lựa chọn thiết bị chiết rót và ghép mí tự động của hãng máy móc thiết bị Tân Sao Bắc Á với các thông số kỹ thuật như sau:
- Năng suất: 20 – 50 (hộp/phút)
- Công suất: 2 (kW)
- Cân nặng: 500 (kg)
- Kích thước (L W H): 2700 1750 2300 (mm) - Đường kính miệng lon: 50 – 180 (mm)
- Chiều cao lon: 50 – 350 (mm)
- Nguồn điện: 380/220V, 50 – 60 Hz
- Khoảng định lượng: 1 – 6000 (g) (với độ chính xác 1 g) Số lượng thiết bị cần sử dụng là:
Hình 4.7. Thiết bị rót hộp, ghép mí [23]4.9. Thiết bị thanh trùng 4.9. Thiết bị thanh trùng
Mỗi giờ cần phải tiến hành thanh trùng 774,08 (kg) cà chua cô đặc tương ứng với số lượng hộp là:
Hộp sắt tây được sử dụng có kích thước (D x H): 74 113 (mm), do đó mỗi hộp có thể tích là:
V = 3,14 0,113 0,0372 = 4,857 10-4 (m3) Vậy thể tích cà chua cơ đặc cần thanh trùng mỗi giờ là:
V = 4,857 10-4 1936 = 0,940 (m3)
Hệ số sử dụng của thiết bị là 0,7 vậy cần nồi thanh trùng có thể tích là:
Ta lựa chọn thiết bị nồi thanh trùng dạng nằm ngang model GT7C3A của hãng máy móc thiết bị Thành Trung với các thông số kỹ thuật như sau:
- Áp suất làm việc tối đa: 0,3 (MPa) - Nhiệt độ làm việc tối đa: 143oC
- Thể tích: 1,8 (m3)
- Kích thước (L W H): 2150 1650 1450 (mm) - Đường kính nồi thanh trùng: 1100 (mm)
- Tổng khối lượng: 910 (kg) Số lượng thiết bị cần sử dụng là:
Vậy cần sử dụng 1 nồi thanh trùng.
Hình 4.8. Thiết bị thanh trùng [24]4.10. Thùng chứa trung gian 4.10. Thùng chứa trung gian
4.10.1. Thùng chứa nguyên liệu sau chà
Trong quá trình sản xuất ta cần đặt 1 thùng tạm chứa nguyên liệu ở sau công đoạn chà và 1 thêm thùng nữa nhằm mục đích dự phịng, mỗi giờ có 3332,065 (kg) nguyên liệu đi ra khỏi cơng đoạn chà tương đương với thể tích nguyên liệu là:
Thùng chứa có hệ số sử dụng là 0,75 vậy ta cần thùng chứa có thể tích:
Lựa chọn 2 tank chứa model SSG-5 của hãng Jimei với các thông số kỹ thuật như sau:
- Dung tích: 5 (m3)
- Đường kính: 1780 (mm)
- Chiều cao: 3250 (mm)
Hình 4.9. Tank chứa [25]
4.10.2. Thùng chứa ngun liệu sau cơ đặc
Trong q trình sản xuất ta cần 1 thùng tạm chứa nguyên liệu ở sau công đoạn cô đặc và thêm 1 thùng chứa nữa với mục đích dự phịng, mỗi giờ có 776,371 (kg) nguyên liệu đi ra khỏi cơng đoạn cơ đặc tương đương với thể tích ngun liệu là:
Thùng chứa có hệ số sử dụng là 0,75 do đó ta cần sử dụng thùng chứa có thể tích là:
Lựa chọn 2 tank chứa model SSG-1 của hãng Jimei với các thông số kỹ thuật như sau:
- Dung tích: 1 (m3)
- Đường kính: 1050 (mm)
- Chiều cao: 2380 (mm)
- Đường kính đầu vào, ra: 38 (mm)
4.11. Lựa chọn bơm
4.11.1. Bơm ly tâm
Trong quá trình sản xuất ta cần sử dụng bơm ly tâm với các mục đích sau: - 1 Bơm ly tâm để bơm nguyên liệu vào thiết bị gia nhiệt.