Thành phần Phần trăm (%)
Đường 15
Nước 81,5
Cồn 4,5
Tổng 100
- Nhiệt dung riêng của cider thành phẩm là:
c = 15%*cđường + 81,5%*cnước + 4,5%*ccồn = 15%*1,244 + 81,5%*4,18 + 4,5%*2,48 = 3,70 (kJ/kg.độ)
- Nhiệt lượng cần cung cấp để gia nhiệt cider từ 30oC đến 80oC:
Q31 = m.c(t2 − t1) = 1334,65*3,7*(80 – 30) = 246910,25 (kJ) - Nhiệt lượng cần cung cấp để giữ nhiệt cider 10p:
Q32 =20
60 * 0,1 * Q21 =20
60 * 0,1 * 246910,25 = 8230,34 (kJ) - Tổng nhiệt cần cung cấp:
Qthanh trùng = Q31 + Q32 = 246910,25 + 8230,34 = 255140,59 (kJ)
Tính tốn tổng lượng nhiệt sử dụng trong sản xuất - Tổng nhiệt cần cung cấp đối với 1000kg táo:
Q1 = Qhydrate + Qsyrup + Qthanh trùng = 161,45 + 30043,93 + 255140,59 = 285343,74 (kJ)
- Tổng nhiệt cần cung cấp đối với 1 ngày sản xuất:
Q2 = 285343,74 ∗30000
1218,33 = 7026267,3 (kJ) -Giả sử nhiệt năng sử dụng bị hao tổn 10% ra ngồi mơi trường.
Qngày = Q2 + Qtt = Q2 + 10%*Q2 = 7728894 (kJ)
Tính lượng hơi trong sản xuất
- Lượng hơi sử dụng đối với 1 ngày sản xuất của các quá trình: Hsản xuất = 1,1∗𝑄𝑛𝑔à𝑦
0,9∗𝑟 = 1,1 ∗ 7728894
0,9 ∗2208 = 4279 (kg)
85 | P a g e 0,9: lượng hơi ngưng 90%
r = 2208 kJ/kg : ẩn nhiệt hĩa hơi của nước ở 2at
2.2. Tính tốn cho CIP
- Lượng nước sử dụng cho CIP trong 1 ngày: 15,4 m3 (Chương 8 - Mục 4)
- Dung dịch xút, acid để CIP nĩ nồng độ nhỏ, giả sử nhiệt dung riêng và khối lượng riêng xấp xỉ của nước: c = 4,18 kJ/kg.độ
- Nhiệt độ của các dung dịch cần gia nhiệt khoảng từ 60-700C. Chọn gia nhiệt dung dịch từ 250C lên đến 700C.
- Cần duy trì nhiệt độ trong suốt thời gian CIP = 30 phút.
- Nhiệt lượng cần cung cấp để gia nhiệt 15,4 m3 nước từ 25 – 700C.
Q41 = m.c(t2 − t1) = 15,4 * 103 * 4,18 * (70 – 25) = 2896740 (kJ) - Nhiệt lượng cần cung cấp để giữ nhiệt 15,4 m3 nước trong 30p.
Q42 =30
60 * 0,1 * Q11 =30
60 * 0,1 * 2896740 = 144837 (kJ) - Giả sử nhiệt năng sử dụng bị hao tổn 10% ra ngồi mơi trường.
QCIP = 1,1 * (Q41 + Q42) = 1,1 * (2896740 + 144837) = 3345734,7 (kJ) - Lượng hơi sử dụng đối với 1 ngày CIP:
HCIP = 1,1∗𝑄𝐶𝐼𝑃
0,9∗𝑟 = 1,1 ∗ 3345734,7
0,9 ∗2208 = 1852 (kg)
Với: 1,1: tổn thất nhiệt, đường ống và hơi ra mơi trường 10% 0,9: lượng hơi ngưng 90%
r = 2208 kJ/kg : ẩn nhiệt hĩa hơi của nước ở 2at
2.3. Tổng kết và chọn nồi hơi
2.3.1. Lượng hơi sử dụng
- Lượng hơi sử dụng trong 1 ngày của nhà máy:
Hngày = Hsản xuất + HCIP = 4279 + 1852 = 6131 (kg)
- Lượng hơi sử dụng trong 1h của nhà máy: Các tổn thất nhiệt là 10%, hệ số sử dụng khơng đồng thời n = 1,3.
Hthực = 6131∗1,1
24 ∗ 1,3 = 365,3 (kg/h)
2.3.2. Chọn nồi hơi
86 | P a g e
Hình 39: Nồi hơi
Nhà phân phối: Zu How Industry Nơi sản xuất: Đài Loan
Model: ZH-500KE Thơng số thiết bị:
Năng suất 500 kg/h
Kích thước máy 1612 x 1098 x 2115 mm
Điện năng tiêu thụ 2,9 KW
Hiệu quả 92%
Áp suất 10 kgf/cm2
Nguyên liệu Dầu diesel
3. Tính năng lượng lạnh 3.1. Kho bảo quản táo
- Nhiệt độ tối thiểu trong kho lạnh phải đạt 8 - 12 độ C và độ ẩm từ 90-95% thì các loại hoa quả mới cĩ sự hơ hấp thấp nhất.
- Kích thước kho bảo quản: 34 x 35 x 7m + Chiều dài: 34 m
+ Chiều rộng: 35 m + Chiều dài: 7 m - Thể tích kho lạnh:
87 | P a g e - Nhiệt độ kho lạnh bảo quản: 100C
- Khối lượng táo nhập 1 tuần 1 lần để bảo quản: 172,34 tấn. Lấy tương đối khối lượng cần làm lạnh trong kho lạnh khoảng 180 tấn.
- Nhiệt dung riêng của quả táo, mơi trường, các yếu tố khác, lấy xấp xỉ bằng nhiệt dung riêng của quả táo: c = 3,64 kJ/kg.độ
- Lượng nhiệt cung cấp để làm lạnh kho từ 200C xuống 100C.
Q51 = mc*(t2 – t1) = 180 * 103 * 3,64 * (20 – 10) = 6,55 * 106 (kJ) - Lượng nhiệt duy trì kho lạnh 1 ngày 24h.
Q52 = 24 * 0,1 * Q51 = 15,73 * 106 (kJ) - Tổng lượng nhiệt cần để duy trì kho lạnh 1 ngày:
Qkho lạnh = Q51 + Q52 = 22,28 * 106 (kJ)
3.2. Lên men
Nhiệt độ ban đầu: t1 = 400C Nhiệt độ cần duy trì: t2 = 200C Thời gian: 7 ngày = 168h
Khối lượng đầu vào tính theo 1000kg táo: 809,61 (kg)
Nhiệt dung riêng của hỗn hợp (lấy tương đương dung dịch đường 16%) c = 0,16*1,244 + 0,84*4,18 = 3,71 (kJ/kg.độ)
- Lượng nhiệt cần cung cấp để làm lạnh từ 400C xuống 200C:
Q21 = m.c(t2 − t1) = 809,61*3,71*(40 – 20) = 60073,06 (kJ)
- Lượng nhiệt cần cung cấp để duy trì làm lạnh 1 ngày = 24h:
Q22 = 24 * 0,1 * Q21 = 24 * 0,1 * 60073,06 = 144176 (kJ)
- Lượng nhiệt cần cung cấp để duy trì làm lạnh 1 ngày:
Qlên men = 144176 + 60073,06 = 205250 (kJ)
3.3. Thanh trùng
Nhiệt độ ban đầu: t1 = 800C Nhiệt độ sau: t2 = 200C
Khối lượng đầu vào tính theo 1000kg táo: 1334,65 (kg)
Nhiệt dung riêng của hỗn hợp (theo cider ở phần tính nhiệt): c = 3,70 (kJ/kg.độ)
- Lượng nhiệt cần cung cấp để làm lạnh từ 800C xuống 200C:
88 | P a g e
3.4. Làm nguội syrup
- Nhiệt dung riêng của syrup là:
csyrup = 66,7%*cđường + 33,3%*cnước = 66,7%*1,244 + 33,3%*4,18 = 2,22 (kJ/kg.độ) với nhiệt dung riêng của đường RE là: c = 1,244 kJ/kg.độ
- Nhiệt lượng cần cung cấp để làm nguội syrup từ 70 xuống 25oC là:
Qlàm nguội syrup = m.c(t2 − t1) = (182,4 + 91)*2,22*(70 – 25) = 27312,66 (kJ)
3.5. Tổng kết và chọn máy nén lạnh
- Nhiệt lượng cần cung cấp tính theo 1000kg táo của các q trình (trừ kho lạnh): Q1 = Qlên men + Qthanh trùng + Qlàm nguội syrup = 292635,72 (kJ)
- Tổng nhiệt lạnh cần cung cấp đối với 1 ngày sản xuất: (trừ kho lạnh) Q2 = 292635,72 ∗30000
1218,33 = 72058245 (kJ)
- Tổng nhiệt lạnh cần cung cấp trong 1 ngày sản xuất bao gồm kho lạnh, trong đĩ tổn thất nhiệt ra ngồi mơi trường là 10%.
Qngày = 1,1 * (Qkho lạnh + Q2) = 1,1 *(22,28*106 + 72058245) = 10,4 * 107 (kJ) - Nhiệt lạnh trung bình cho 1h:
Qtb = 𝑄𝑛𝑔à𝑦
24 = 4,33 * 106 (kJ/h) = 1204 kW/h
Chọn máy nén lạnh
- Chọn máy nén 6GE-40Y-40P của Bizter.
Hình 40: Máy nén lạnh
Nhà phân phối: Cơng ty Hưng Trí Nơi sản xuất: Đức
89 | P a g e Model: 6GE-40Y-40P Thơng số thiết bị: Năng suất 500 kg/h Kích thước máy 2085 x 1150 x 1308 mm Cơng suất 40 Hp = 30 kW
Cơng suất lạnh 85,2 kW (Te = -50C / Tc = 400C)
Số lượng 14, dự phịng 2 máy ➔ mua 16 máy
4. Tính nước
4.1. Nước cho sản xuất, sinh hoạt
Nước sử dụng trong nhà máy gồm 2 phần chính: − Nước cơng nghệ: cho vào sản phẩm
− Nước phi cơng nghệ: phục vụ cho nồi hơi, vệ sinh thiết bị, nhà xưởng và phục vụ cho sinh hoạt của cơng nhân.
− Từ cân bằng vật chất, ta cĩ:
➔ Nước cơng nghệ 1 ngày: 12 m3/ngày ➔ Nước phi cơng nghệ 1 ngày: 6 m3/ngày
4.2. Nước cho CIP
Vệ sinh thiết vị trong phân xưởng bao gồm hai loại:
- Vệ sinh thường: với các loại thiết bị hở, khơng khép kín. Chế độ vệ sinh: Vệ sinh bằng
nước.
- Vệ sinh CIP: với các thiết bị hệ thống nồi, thùng hoặc đường ống nguyên trạng khép kín
và khơng tháo mở.
• Chế độ CIP 1:
- Rửa bằng nước nước nĩng 600C trong 10 phút
- Rửa bằng dung dịch kiềm 1,5% với nhiệt độ 700C trong 10 phút.
- Tráng rửa kiềm bằng nước nĩng 60 0C trong 5 phút.
- Rửa bằng acid nitric 1,5% với nhiệt độ 700C trong 10 phút.
- Tráng rửa acid bằng nước nĩng 600C trong 5 phút.
- Rửa và làm nguội bằng nước thường trong 10 phút
• Chế độ CIP 2 :
- Rửa bằng nước nước nĩng 600C trong 5 phút
- Rửa bằng dung dịch kiềm 1,5% với nhiệt độ 700C trong 10 phút. - Tráng rửa kiềm bằng nước nĩng 600C trong 5 phút..
90 | P a g e Gỉả sử, các dung dịch kiềm và acid citric nồng độ thấp, cĩ khối lượng riêng xấp xỉ bằng nước thường dùng để vệ sinh. Thời gian trung bình để CIP cho các thiết bị là 30p. Sau mỗi ca CIP 1 lần.
Để đơn giản, thể tích nước dùng để CIP tính theo thể tích của thiết bị lên men, khuấy trộn là khoảng 10 m3.
+ Tổng số các thiết bị cần vệ sinh 1 ca: 23 thiết bị (tính cả thiết bị đĩng gĩi, dán nhãn), thiết
bị lên men 1 ngày vệ sinh 1 thiết bị.
+ Thể tích nước và hĩa chất cần để tương đương khoảng 2% thể tích thiết bị.
+ Riêng thiết bị lên men, mỗi ngày CIP 1 thiết bị do đã đủ thời gian lên men.
- Thể tích nước cần để vệ sinh 1 thiết bị:
2% * 10 = 0,2 (m3)
- Thể tích nước cần để vệ sinh 23 thiết bị trong 1 ca: 0,2 * 23 = 4,6 (m3)
- Thể tích nước cần để vệ sinh trong 1 ngày, bao gồm thêm 1 thiết bị lên men: (4,6 * 3) + 0,2 = 14 (m3)
- Thể tích tổng cần vệ sinh cao hơn khoảng 10% so với lý thuyết. 14 * (1 + 10%) = 15,4 (m3)
- Thể tích thiết bị CIP cần chọn cao hơn 20% để cho nhu cầu tương lai. 15,4 * (1 + 20%) = 18,48 (m3)
➔ Chọn 2 thiết bị trạm làm sạch và khử trùng CIP (mục 2.15. Thiết bị khác)
4.3. Tổng kết và chọn bể nước
4.3.1. Tổng kết nước trong sản xuất