II. Công nghệ thiết bị
12. Thiết bị nghiền
1 2 2 2 v u u A u u βρ τ = × − + + Trong đó: β -hệ số chứa đầy;
ρ -khối lượng riêng trung bình của vật sấy, kg/m3. Av – tải trọng bay hơi ẩm , kg/m3.h;
u1, u2 – độ ẩm đầu cuối của vật sấy. Năng suất vật sấy ẩm là Vl;
1 1 1 t t m V F wβ ρ = = , m3/s.
Trong đó: ρ1 : khối lượng riêng của vật sấy ẩm, kg/m3
m1 : năng suất tính theo khối lượng vật sấy ẩm, kg/s. wt : vận tốc vật liệu đi trong thùng sấy, m/s
Ft : diện tích tiết diện ngang của thùng sấy, m2
2 4 t t D F = π
Đường đi của vật sấy trong thùng không phải là đường thẳng, nó phụ thuộc vào vòng quay n, đường kính Dt , góc nghiêng γ của thùng và hệ số nâng cao x của vật sấy, nên ta có:
t t
w = xntg Dγ
x = 105 đối với thùng không có cánh đảo x = 20 đối với loại cánh phân chia.
x = 40 đối với loại cánh trung bình Từ những điều kiện trên, ta có:
3 4 t t t m ntg D x γ ρ βπ =
Thông thường vòng quay của thùng là n có giá trị như sau:
(0 .5 )
8
n =
Công suất để quay thùng sấy là N được xác định theo thực nghiệm: 3
0.0013 t t t
N = D Lρ σn
Trong đó:
Dt : đường kính trong thùng sấy, m. Lt : chiều dài thùng sấy, m.
1
ρ : khối lượng riêng của vật sấy ẩm, kg/m3
n : vòng quay của thùng, vòng/ phút.
σ : hệ số công suất, phụ thuộc dạng cánh và hệ số chứa đầy β .
Bảng : Ảnh hưởng của σ vào dạng cánh đảo và hệ số chứa đầy.
Dạng cánh đảo β 0.1 0.15 0.2 0.25 Cánh nâng, đổ Cánh phân chia Cánh dạng quạt Cánh đảo trộn σ 0.038 0.023 0.015 0.006 0.053 0.026 0.018 0.008 0.063 0.038 0.020 0.010 0.071 0.044 0.022 0.011
¾ Xác định các kích thước cơ bản của thiết bị sấy thùng quay:
Các kích thước cơ bản của thiết bị sấy thùng quay là đường kính thùng D, chiều dài L. Trong tính toán thiết kế thường chọn:
3.5 7
L
D=
Đường kính thùng xác định theo công thức:
4V D L π = V: thể tích thùng (m3). V được xác định bằng 2 phương pháp: • Phương pháp thực nghiệm: W = 3
Trong đó: W là lượng ẩm bốc hơi (kg/h). A là cường độ bốc hơi ẩm (kg/m3h)
Trị số A được xác định bằng thực nghiệm phụ thuộc vào kiểu thùng, mức độ điền đầy vật liệu, kích thước thùng, độ ẩm của hạt, thông số tác nhân sấy.
• Phương pháp N.M.Mi-khai-lốp:
Theo phương pháp này thể tích thùng được xác định theo công thức:
1.2 V tb Q V t α = Δ (m3)
Trong đó: Q là nhiệt trao đổi giữa môi chất và vật liệu sấy.
V
α là hệ số trao đổi nhiệt thể tích.
tb
t
Δ là độ chênh lệch nhiệt độ trung bình giữa môi chất và vật liệu.
d. Công xuất đề nghị là 2.5 – 3 tấn /h.
12. Thiết bị nghiền:
a. Mục đích:
Yêu cầu sản phẩm cuối cùng là dạng bột cho nên sau quá trình sấy, những viên bột tương sẽ khô và bị vỡ được đưa qua máy nghiền để nghiền những những viên bột tương thành bột.
b. Cấu tạo, nguyên tắc hoạt động của máy nghiền bi:
Cấu tạo của máy nghiền bi gồm có một thùng, bên trong có chứa một phần bi bằng kim loại hay bằng sứ. Khi thùng quay các viên bi do ma sát với thành thùng máy nên đước dâng lên một đoạn theo hướng quay rồi trượt xuống phía dưới khi góc nâng lớn hơn góc rơi tự nhiên.
Máy nghiền bi được phân loại: theo cấu tạo của thùng có hai loại: hình trụ, hình nón cụt; theo phương pháp tháo sản phẩm có loại: tháo qua trục rỗng, tháo qua sàng chắn ngang thùng, tháo qua sàng hình trụ hoặc loại máy nghiền có kèm theo thiết bị phân loại đặt riêng biệt bên ngoài.
Máy nghiền bi hình nón cụt có cấu tạo gồm hai hình nón cụt gắn vào hai đầu của thân trụ ngắn. Nhờ cấu tạo như vậy mà vận tốc vòng của thùng máy giảm dần từ thân hình trụ đến cửa tháo vật liệu, theo hướng đó góc nâng của bi cũng giảm dần, động năng của thùng cũng giảm. Kích thước vật liệu nghiền cũng giảm dần do đó năng lượng tiêu hao cũng giảm theo. Trong máy nghiền bi hình nón, bi có kích thước lớn nhất được xếp ớ thân hình trụ và kích thước của bi giảm dần đến cửa tháo ở hình nón. Để dễ
Loại máy nghiền này có thể nghiền khô hoặc nghiền ướt. khi nghiền khô máy làm việc theo một chu trình kín. khi nghiền ướt quá trình tháo vật liệu tiến hành theo nguyên lý cạn.
c. Công xuất đề nghị cho thiết bị là 2.5 – 3 tấn/h. d. Tính toán máy nghiền:
¾ Số vòng quay: khi thùng quay bi được mang theo do ma sát với thành thùng. Bi chịu hai lực tác dụng là lực ly tâm P văng ra ngoài hướng vuông góc với thành thùng và trọng lực của bi G kéo bi xuống dưới. Nếu bi có khối lượng m, bán kính quay R, vận tốc góc ω , số vòng quay n, thì lực ly tâm được tính:
2 3 30 n P = mω R = m⎛⎜π ⎞⎟ R ⎝ ⎠
Coi vận tốc quay của bi bằng vận tốc quay của thùng. Bán kính quay của bi bằng bán kính quay của thùng R. Lực trọng trường của bi G = m*g.
Hình vẽ biểu diễn đường đi của bi, khi bi được nâng lên vị trí cao nhất. Sau đó được tách ra khỏi thành thùng và rơi tự do với vận tốc bằng đầu bằng vận tốc vòng của thùng dưới góc α.
Từ P co sα = m g , ta có: 2 2 900 cos 30 mg mg P n n R m R α π = = ≈ ⎛ ⎞ ⎜ ⎟ ⎝ ⎠ Vậy rút ra: 2 1800 cos n D α =
Khi thùng quay đạt tới vận tốc tới hạn, bi sẽ quay cùng với thùng mà không rơi xuống, bi sẽ đạt đến điểm A(vị trí cao nhất), lúc đó
0
α = tức là cosα =1. Trong trường hợp này số vòng quay đạt được:
1 8 0 0 4 2 .4
th n
D D
= = (vòng/ phút).
Vận tốc làm việc thích hợp sẽ là 75% vận tốc tới hạn, nên:
3 2
n
D
¾ Kích thước: bi dùng cho máy nghiền bi chiếm khoảng từ 40-45% thể tích đối với máy nghiền thùng năng. Đường kính bi, lượng bi được dùng phụ thuộc vào đường kính vật liệu và hạt sản phẩm. Đường kính thùng được tính theo công thức:
( )
6 lg o
D = d d (mm).
¾ Năng suất: Năng suất máy nghiến bi được tính theo công thức:
0.6
Q = K VD (tấn/giờ).
Trong đó: K là hệ số điều chỉnh; V là thể tích thùng (m3). D là đường kính thùng (m).
¾ Công suất: công suất của thùng tính gần đúng theo công thức lý thuyết:
6.1 b
N = m D (Kw).
Với mb là khối lượng của bi trong thùng (tấn).
Qua công thức tính công suất, cho thấy năng lượng tiêu hao của máy nghiền bi chỉ phụ thuộc vào khối lượng bi và đường kính thùng. Điều đó giải thích rằng năng lượng tiêu hao là để nâng bi lên. Do đó công suất tiêu hao khi chạy có hoặc không có tải gần như nhau, vì vậy cần phải nạp liệu đủ để khỏi lãng phí năng lượng.
Nếu thùng có nhiều khoang thì công suất chung xẽ là: ( 1 1 2 2 ...)
N = c m +c m + D (Kw).
Trong đó: m1,m2,... là khối lượng bi của các khoang (tấn). c1, c2,... là hệ số điều chỉnh.
13. Thiết bị định lượng đóng gói:
Bột tương là sản phẩm dạng bột mịn và giàu chất dinh dưỡng. Để đảm bảo chất lượng của sản phẩm, bảo vệ môi trường tiện ích cho việc sử dụng, chuyên chở phân phối và bảo quản sản phẩm ở nhiệt độ thường với thời gian dài. Sản phẩm dự định sẽ được đóng gói với 2 dạng bao bì: bao bì Tetra pak và bao bì thuỷ tinh.
a. Bao bì Tetra pak:
¾ Cấu trúc bao bì Tetra pak: Bao bì gồm 7 lớp:
Lớp 2: giấy in ấn: trang trí và in nhãn.
Lớp 3: giấy carton : tạo hình dáng hộp, lớp này có độ cứng và dai chịu đựng được những va chạm cơ học.
Lớp 4: màng PE : lớp keo kết dính giữa giấy carton và màng nhôm. Lớp 5 : màng nhôm ngăn chặn ẩm, ánh sáng khí và hơi.
Lớp 6: lớp keo kết dính giữa màng nhôm và màng PE trong cùng.
Lớp 7: LDPE cho bao bì dễ hàn và tạo lớp trơ tiếp xúc với sản phẩm bên trong.
Trong loại bao bì này màng PE được sử dụng lặp lại ba lần với 3 chức năng khác nhau. Mỗi lớp màng PE được sử dụng với mục đích đạt hiệu quả kinh tế cao như: tạo lớp che phủ bên ngoài cùng ( bằng HDPE), tạo lớp màng trong cùng dễ hàn nhiệt ghép mí thân bằng HDPE chỉ áp dụng nhiệt độ hàn khoảng 100 – 110oC.
Lớp kết dính giữa lớp nhôm và giấy carton, được cấu tạo bởi vật liệu PE đồng trùng hợp. Đó là sự kết hợp cần thiết vì lớp này cũng là lớp chống thấm phụ trợ cho lớp PE trong cùng và lớp màng nhôm mỏng; màng nhôm chống thấm khí, hơi và nước tốt.
Việc sử dụng màng nhôm, màng ionomer dạng chất keo kết dính và màng PE trong cùng đã tạo nên tính tiện lợi cho bao bì Tetra pak.
¾ Cách đóng bao bì Tetra pak:
Trước khi đưa sản phẩm vào bao bì, cuộn giấy được tiệt trùng bằng hơi H2O2 trong phòng kín vô trùng và được đưa vào máy hàn dọc thân hộp và ghép đáy. Sau đó bột tương được rót định lượng vào bao bì và được hàn ghép mí đầu, cắt rời thành bịch.
b. Bao bì thuỷ tinh:
• Bột tương sẽ được vho vào bao bì thuỷ tinh dạng hủ miệng rộng, nắp xoắn và bằng nhựa.
• Vì đây là sản phẩm dạng bột khô nên phương pháp đóng gói bao bì thuỷ tinh kiểu này đơn giản và chỉ cần làm kín ở áp suất bình thường.
¾ Đặc điểm và tính chất của bao bì thuỷ tinh Silicat:
• Tái sinh dễ dàng không gây ô nhiễm môi trường.
• Dẫn nhiệt rất kém
• Tái sử dụng nhiều lần
• Ít bị ăn mòn hoá học bởi môi trường kiềm và acid ( sự ăn mòn xảy ra chậm và tuỳ theo nồng độ). Bao bì thuỷ tinh Silicat chứa thực phẩm không bị ăn mòn bởi pH của thực phẩm, mà thường bị ăn mòn bởi môi trường kiềm vệ sinh để tái sử dụng.
• Có thể bị vỡ do va chạm cơ học
• Nặng, khối lượng bao bì có thể lớn hơn thực phẩm .
• Không thể in, ghi nhãn theo quy định nhà nước lên bao bì, chỉ có thể vẽ sơn logo hay thương hiệu của công ty nhà máy hoặc khi sản xuất bao bì có thể tạo được dấu hiệu nổi trên bao bì và cần chi tiết hơn thì phải dán nhãn giấy lên bao bì thuỷ tinh.
¾ Cách đóng gói bao bì thuỷ tinh:
Bao bì thuỷ tinh lần lượt được băng chuyền đưa vào bộ phận chiết rót định lượng sản phẩm của nhà máy đóng gói, sau đó là tới bộ phận đóng nắp và dán nhãn.
Máy đóng gói bao bì tertrapark Đóng gói chai thuỷ tinh
14. Phòng nuôi giống
a. Mục đích
• Nhằm đáp ứng đủ lượng giống cung cấp cho quá trình lên men.
• Nuôi giống và giữ giống không bị thoát hoá và nhiễm tạp. b. Thiết kế phòng nuôi giống
• Phòng kín, có một cửa kiếng, có hệ thống tiệt trùng bằng tia UV ngay cửa ra vào.
• Phòng chủ động về ánh sáng và độ ẩm cần thiết.
• Lắp máy điều hoà nhiệt độ, giống phát triển tốt ở nhiệt độ 30 – 32oC
• Phòng phải luôn sạch sẽ, vệ sinh định kì.
• Thiết kế chỗ đặt khay nuôi giống ổn định, sạch sẽ. Nếu trong quá trinh nuôi giống thấy xuất hiện nhiễm tạp, ta bỏ luôn khay đó và cần phải vệ sinh khu vực nuôi, cấy giống trước khi làm tiếp mẻ sau để tránh tạp nhiễm.
• Công suất đề nghị 50 khay/lần nuôi (mỗi khay trải 50kg bột nếp và giống nuôi).
15. Kho bảo quản nguyên liệu sau thu hoạch
a. Mục đích
• Bảo quản nông sản giữ được chất lượng và số lượng.
• Giữ ổn định nhiệt độ cho hạt đậu nành.
• Ngăn chặn sự nảy mầm của hạt.
• Làm giảm sự hô hấp và quá trình tự bốc nóng. b. Thiết kế kho bảo quản
• Đáp ứng đủ không gian để dự trữ nguyên liệu (20 tấn nguyên liệu).
• Thiết lập kho kín hoàn toàn để ta có thể áp dụng phương pháp bảo quản kín.
• Vệ sinh kho sạch sẽ, khô thoáng trước khi đưa nguyên liệu vào.
• Nguyên liệu cần phơi ngoài nắng khoảng 5 – 6 tiếng trước khi cho vào kho.
• Dưới đáy kho nên lót một lớp tro hoặc lá chuối khô, nếu lá sầu đâu thi càng tốt.
• Lắp thêm máy điều hoà nhiệt độ để ổn định nhiệt độ làm cho nguyên liệu luôn thoáng mát.
• Kiểm tra định kì, nếu trời nắng tốt thi nên đem ra phơi.
• Phun thuốc trừ sâu, thuốc diệt côn trùng vào kho trước khi cho nguyên liệu vào
• Không nên đổ hạt còn nóng vào.
PHẦN III:XỬ LÝ CHẤT THẢI
1. Nước rửa nguyên liệu
Loại nước này không thuộc loại nước gây ô nhiễm nên có thể xử lý sơ bộ và đem sử dụng lại.
a. Nguyên tắc xử lý:
Dùng hệ thống chắn rác và hệ thống lắng lọc để loại bỏ những thành phần rác có kích thước lớn và bụi bẩn ra khỏi nước. Nước có thể tái sử dụng lại để rửa nguyên liệu.
b. Hệ thống xử lý nước song chắn rác 2. Nước vệ sinh thiết bị
Như rửa thùng nấu bể chứa, rửa sàn nhà, vệ sinh các đường ống vận chuyển thiết bị lên men. Loại nước này chứa nhiều chất hữu cơ, cần phải tiến hành xử lý để làm sạch môi trường và tái sử dụng lại hoặc không.
Xử lý loại nước này bằng phương pháp lọc sinh học kết hợp với hệ thống xử lý hiếu khí.
bề rửa
Công nghệ xử lý như sau: nước thải nén khí nước ra bùn hoàn bùn lưu thưa
• Bể điều hoà: Xây dựng bể điều hoà hình chữ nhật có dung tích khoảng 200 – 225 m3. Kích thước 5m x 10m x 5m.
• Bồn chứa hoá chất: Dùng để điều chỉnh pH có dung tích < 10000 lít.
• Bể lắng: Thiết kế bể lắng hình trụ có thể tích 125 m3; đường kính 7,3 m; chiều cao 30 m.
Đáy hình trụ được thiết kế hình nón ngược để dễ thụ nhân bùn.
• Bể hiếu khí: Bể này được thiết kế có hệ thống cung cấp không khí. Có dung tích khoảng 280 – 320 m 3, kích thước 5m x 14m x 5m. Hệ thống thổi khí được hoạt động liên tục với dung lượng 40 – 50 m3/ phút.
• Bể lọc sinh học: Được thiết kế hình trụ, nước thải được phân phối trên bề mặt hệ thống quay ly tâm.
Được thiết kế như sau: Đường kính 60m
Thể tích 160m3
Diện tích bề mặt trên 28m3
Lưu lượng nước 600m3/ngày Vận tốc khoảng 2000kg/m3
Vận hành công nghệ:
Nước thải được đưa vào bể điều hoà để điều chỉnh pH và điều chỉnh dòng chảy. Ở bể điều hoà, ta lắp đặt hệ thống khuấy để điều chỉnh pH và tăng nhanh một phần quá trình khử các chất hữu cơ, sau đó đưa qua bể lắng 1. Bùn thải được lấy ra định kỳ, nước được đưa sang bể lọc sinh học tải lượng cao với
bểđiều hồ hệ thống lọc sinh học bể hiếu khí bể lắng 2 bể lắng 1
hệ vật liệu lọc làm bằng plastic. Ở đây, các chất dinh dưỡng được các loại sinh vật bám trên vật liệu lọc tiến hành các quá trình oxy hoá và làm giảm hàm lượng các chất hưu cơ.
Sau khi nước qua hệ thống lọc sinh học, nước được đưa đến bể hiếu khí. Tại đây, tiến hành thổi khí liên tục với lưu lượng trên 3m3/ phút. Nước thải được