TÍNH TOÁN THIẾT BỊ

4.1. Thiết bị nghiền nguyên liệu

Chọn thiết bị nghiền 2012GM. Sản phẩm của cơng ty CPĐT Tuấn Tú.

Hình 4.1: Thiết bị nghiền 2012GM

Bảng 4.1: Bảng thông số thiết bị nghiền nguyên liệu

Đặc điểm Thông số

Động cơ 42 Kw

Nguồn điện 380 V

Tớc độ trục chính 3000 – 3500 vịng /phút

Năng suất 1200 kg/h

Trọng lượng máy không động cơ 1500 kg

Thành phần nguyên liệu trước khi nghiền bao gồm: bột cám 5194,04 kg, cám mì 418,847 kg, bã táo 418,874 kg. Tổng khối lượng nguyên liệu nghiền là:

GVHD: Th.S Đào Thị Mỹ Linh Trang 30 Giả sử thời gian nghiền nguyên liệu là 6 giờ với công suất máy nghiền là 1200 kg/h thì sớ thiết bị nghiền cần dùng sẽ là:

n = khối lượng nghiền trong 1 mẻ năng suất × thời gian nghiền =

6031,734

1200 x 6 = 0,84 (máy)  Chọn số thiết bị nghiền nguyên liệu sử dụng là 1 máy

4.2. Thiết bị phối trộn

Chọn thiết bị máy trộn Coulter Mixer LDH-2 có các thơng sớ:

Hình 4.2: Thiết bị trộn Coulter Mixer LDH-2 Bảng 4.2. :Bảng thông số thiết bị phối trộn Bảng 4.2. :Bảng thông số thiết bị phối trộn

Đặc điểm Thông số Công suất 18,5 KW Năng suất 800 - 1200 kg/h Kích thước (L x W x H) 4200 x 2200 x 1650 mm Điện áp 220 – 380 V Khả năng sản xuất 5-50 tấn/h

GVHD: Th.S Đào Thị Mỹ Linh Trang 31

Tớc độ 110 vịng/phút

Giấy xác nhận ISO9001: 2008

Ta có lượng sản phẩm trước khi phối trộn MPT = 7958,6 (kg/mẻ)

Giả sử thời gian phối trộn nguyên liệu là 8 giờ với công suất máy là 1200 kg/h thì sớ thiết bị nghiền cần dùng sẽ là:

n = lượng phối trộn trong 1 mẻ năng suất × số giờ =

7958,6

1200 × 8 = 0,83 (máy)  Chọn số thiết bị phối trộn nguyên liệu sử dụng là 1 máy

4.3. Thiết bị thanh trùng

Chọn thiết bị thanh trùng nằm ngang, thiết bị hoạt động liên tục

Hình 4.3: Thiết bị thanh trùng nằm ngang Bảng 4.3: :Bảng thông số thiết bị thanh trùng Bảng 4.3: :Bảng thông số thiết bị thanh trùng

Đặc điểm Thông số

GVHD: Th.S Đào Thị Mỹ Linh Trang 32

Thể tích 1800 L

Nhiệt độ làm việc lớn nhất 143°C Năng suất của thiết bị 300 Kg/h

Kích thước (L x W x H) 2150 x 1650 x 1450 mm

Cân nặng 910 Kg

Đường kính trong Ø 1100 mm

Lượng môi trường cần thanh trùng trong 1 mẻ: 7934,72 kg

Giả sử thời gian thanh trùng nguyên liệu là 24 giờ với công suất máy thanh trùng là 300 kg/h thì sớ thiết bị thanh trùng cần dùng sẽ là:

n = khối lượng thanh trùng trong 1 mẻ năng suất × thời gian thanh trùng =

7934,72

300 x 12= 1,102 (máy) => Chọn số thiết bị thanh trùng nguyên liệu sử dụng là 2 máy

4.4. Thiết bị lên men

Ta có khới lượng ngun liệu là 8377,488 kg, khối lượng nước là 4607,614 kg, giả sử khối lượng riêng của giống là 1,05 kg/lit nên khối lượng giống sẽ là 1451,415 kg.

Tổng khối lượng môi trường lên men rắn:

8377,488 + 4607,614 + 1451,415 = 14436,517 kg Khay với kích thước 50x40x10 cm đựng được ½ chiều cao tức 5 cm Thể tích phần khay chứa mơi trường: 50x40x5 = 10000 cm3 = 0,01 m3

Vậy với thể tích này, khới lượng mơi trường lên men rắn được bổ sung vào mỗi khay tương đương với 9 kg.

Từ đó, sớ khay cần: 14436,517

9 = 1604,06 (𝑘ℎ𝑎𝑦) ≈ 1605 (𝑘ℎ𝑎𝑦)

Thiết kế giá chứa khay sao cho khay được xếp thành một hàng, gồm 5 tầng mỗi tầng 5 khay. Các khay cách nhau 10 cm.

GVHD: Th.S Đào Thị Mỹ Linh Trang 33 Do đó, chiều dài giá là: (40 x 5) + (4 x 10) = 240 cm = 2,4 m

Mỗi tầng của giá cách nhau 30 cm và tầng sát đất cách mặt đất 40 cm, vậy chiều cao giá là: 30 x 4 + 40 = 160 cm = 1.6 m

Bảng 4.4: Thông số giá lên men

Thơng số Kích thước (m)

Chiều dài 2.4

Chiều rộng 0.5

Chiều cao 1.6

Ta có thơng sớ phịng lên men là 18x4,5x2,1 (m)

Bớ trí các giá sao cho các giá xếp thành hàng theo chiều dài của phòng  Mỗi hàng gồm 6 giá với khoảng cách giữa các giá 0,4 m

Khoảng cách các giá là 1 m, cách tường 0,4 m vậy sẽ xếp được 3 giá theo chiều rộng của phịng.

Từ đó trong 1 phịng sẽ chứa được 6 giá gồm: 6 x 3 x 5 x 5 = 450 khay Vậy sớ phịng cần thiết là

1605

450 = 3,57 phịng ~ 4 phịng Tổng diện tích 4 phịng lên men là: (18 x 4,5) x 4 = 324 m2

GVHD: Th.S Đào Thị Mỹ Linh Trang 34 Các bộ điều hoà độc lập được phân bổ trên các phịng tiệt trùng nhằm để đẩy khơng khí có nhiệt độ 22 ÷ 320C, độ ẩm tương đới 96 ÷ 98% vào phịng. Khơng khí tuần hồn có bổ sung 10% khơng khí sạch từ bộ điều hồ chính, các hành lang nạp và tháo của các phịng cần phải cách ly các phịng bên cạnh. Điều đó thực hiện được nhờ thơng gió hai chiều khi trao đổi khơng khí nhiều lần (đến 8 lần) và nhờ làm sạch khơng khí thải khỏi các bào tử.

Việc ni cấy giớng trong các phòng tiệt trùng đã được sử dụng trong các giai đoạn đầu của sự phát triển sản xuất ra các chế phẩm enzyme.

4.5. Thiết bị nhân giống.

 Thiết bị nhân giống cấp I

Lượng giống cho vào canh trường lên men: V= 1382,3 lit =1,3823 m3

Lượng nhân giống cấp 1 bằng 10% lượng giống cấp 2:

Vgiống 1 = 1,3823 x 10

100 = 0,13823 m

3 = 138,23 lit

Chọn hệ sớ chứa đầy φ = 0,6 (Lê Văn Hồng, 2004) Thể tích của thiết bị nhân giống cấp 1:

Vthiết bị 1 =138,23

0,6 = 230,38 (lit) Chọn thiết bị nhân giớng có thể tích là 250 lit = 0,25 m3

Nhân giớng cấp 1 được thực hiện trong các nồi lên men có dạng hình trụ, nắp và đáy hình chỏm cầu.

Trong đó:

D: đường kính thiết bị h2: chiều cao nắp và đáy h1: chiều cao thân thiết bị

GVHD: Th.S Đào Thị Mỹ Linh Trang 35 VThiết bị 1 = Vthân + 2Vnắp Vthân = πr2H = πD 2H 4 = πD 2 x 1,6D 4 = 0,4πD 3 Vnắp =π 6h (h 2+3D 2 4 ) = π 6h 3+3πhD 2 24 = 19πD3 1500 Vthiết bị 1 = Vthân+ 2Vnắp = 0,4πD3+ 2 x 19πD 3 1500 = 0,42πD 3 Suy ra: D = √Vthiết bị 1 0,42π 3 Ta được: D = √Vthiết bị 1 π × 0,42 3 = √ 0,25 π × 0,42 3 = 0,58 (m) Suy ra: h1 = 1,6D = 1,6 x 0,58 = 0,928 (m) h2 = 0,1D = 0,1 x 0,58 = 0,058 (m)

Chiều cao tồn bộ thiết bị nhân giớng cấp 1:

H = h1+ 2h2 = 0,928 + 2 × 0,058 = 1,044 (m) Vậy chọn thiết bị lên men có kích thước sau:

D = 0,58 (m) H = 1,044 (m)

Số thiết bị nhân giống cấp 1 sử dụng là: 1 thiết bị.  Thiết bị nhân giống cấp II

Lượng nhân giống cần cung cấp trong một mẻ: Vgiống 2 = 1382,3 lit Chọn hệ số chứa đầy φ = 0,6 (Lê Văn Hồng, 2004)

Thể tích của thiết bị nhân giớng là: Vthiết bị 2 =1382,3

0,6 = 2303,83 (L) Chọn thể tích bồn nhân giớng cấp 2 là 1500 lit = 1,5 m3 Do đó sớ thiết bị nhân giớng cấp 2 là:

GVHD: Th.S Đào Thị Mỹ Linh Trang 36 𝑛 = 2303,83

1500 = 1,54 Vậy số thiết bị nhân giống cấp 2 là 2 thiết bị.

Nhân giống cấp 2 được thực hiện trong các nồi lên men có dạng hình trụ, nắp và đáy hình chỏm cầu.

Ta được: D′ = √Vthiết bị 2 π × 0,42 3 = √ 1,5 π × 0,42 3 = 1,044 (m) Suy ra: h’1 = 1,6D’ = 1,6 x 1,044 = 1,67 (m) h’2 = 0,1D’ = 0,1 x 1,044 = 0,1044 (m) Chiều cao toàn bộ thiết bị:

𝐻′ = ℎ′1+ 2ℎ′2= 1,67 + 2 × 0,1044 = 1,88 (𝑚) Vậy chọn thiết bị nhân giống cấp 2 có kích thước sau:

D’ = 1,044 (m) H’ = 1,88 (m)

4.6. Thiết bị nghiền

Chọn thiết bị nghiền có mã DP28 của cơng ty Bình Qn. Trong đó:

D’: đường kính thiết bị h’2: chiều cao nắp và đáy h’1: chiều cao thân thiết bị

GVHD: Th.S Đào Thị Mỹ Linh Trang 37

Hình 4.5: Máy nghiền DP28 Bảng 4.5: Bảng thông số thiết bị nghiền Bảng 4.5: Bảng thông số thiết bị nghiền

Đặc điểm Thông số

Năng suất 800-1000 kg/h

Tớc độ 4500-5000 vịng/phút

Cơng suất động cơ 10-11 kw

Điện năng 380 V

Trọng lượng 110 kg

Lượng vật chất cần nghiền sau khi lên men trong 1 mẻ: 5361,56 kg

Giả sử thời gian nghiền là 6 giờ với công suất máy nghiền là 900 kg/h thì sớ thiết bị nghiền cần dùng sẽ là:

n = khối lượng nghiền trong 1 mẻ năng suất × thời gian nghiền =

5361,56

900 x 6 = 0,99 (máy) => Chọn số thiết bị nghiền sử dụng là 1 máy

GVHD: Th.S Đào Thị Mỹ Linh Trang 38

4.7. Thiết bị trích ly

 Cấu tạo: Máy trích ly được sản xuất từ thép chứa ít cacbon và là một khới kín bất động, bên trong có roto được chia ra thành 16 hình quạt là quay trục đứng.

 Ứng dụng:

Để trích ly enzyme một cách liên tục từ các canh trường nấm mớc và vi khuẩn. Đặc tính kỹ thuật của máy trích ly dạng roto tác động liên tục:

1- Bộ nạp liệu. 2- Khoang hình quạt. 3- Máy sấy bã sinh học.

4- Các thùng chứa. 5- Bơm.

6- Đường ống dẫn dung dịch cô. 7- Khớp nối để nạp tải nhiệt. 8- Băng tải để chuyển bã sinh học.

9- Thùng chứa. 10- Đường ống dẫn nước để

khuếch tán. 11- Bơm chân không.

GVHD: Th.S Đào Thị Mỹ Linh Trang 39

Hình 4.6: Thiết bị trích ly Ruian Xuanli Machinery Co., Ltd. Bảng 4.6: Bảng thơng số thiết bị trích ly Bảng 4.6: Bảng thơng số thiết bị trích ly

Đặc điểm Thơng số

Năng suất theo phần chiết (l/h) 250÷1500 Sớ phịng hình quạt trong roto 16÷20 Chiều sâu của phịng hình quạt 230÷360 mm

Đường kính của roto 6200÷7570 mm Chiều cao của lớp canh trường nấm môc 300 mm

Tống bề mặt lọc 20 m2

Lượng canh trường trước khi trích ly 3470,4 kg/mẻ

Lượng canh trường trước khi trích ly: 4534,54 kg/mẻ. Thể tích của dung dịch đệm citrate cần dùng là: 9069,08 lít

GVHD: Th.S Đào Thị Mỹ Linh Trang 40 Sớ thiết bịt trích ly cần dùng:

n = thể tích cần trích ly

năng suất × thời gian trích ly=

1364,62

1500 x 6= 1,511 (máy)

 Chọn 2 thiết bị

4.8. Thiết bị kết tủa

Chọn thiết bị kết tủa được chế tạo bằng thép khơng gỉ, có thân hình trụ, đáy bằng phẳng và có nắp hình chóp cầu.

Hình 4.7: Sơ đồ cấu tạo thiết bị kết tủa enzyme

Ta có thể tích enzyme trước khi kết tủa: VEnzyme = 3351,3 lit.

Khối lượng muối (NH4)2SO4 cần dùng: M(NH4)2SO4 = 2835,72 kg với khối lượng riêng của muối (NH4)2SO4 là 1,77 g/cm3 = 1,77 kg/l

 Thể tích của ḿi:

V(NH4)2SO4 =2835,72

1,77 = 1602,102 (lit) Tổng thể tích dung dịch kết tủa:

VT = VEnzyme + V(NH4)2SO4 = 3351,3 + 1602,102 = 4953,402 (lit)

Thông số thiết bị:

Vthiết bị : thể tích của thiết bị (m3) Vthân : thể tích thân thiết bị (m3)

GVHD: Th.S Đào Thị Mỹ Linh Trang 41 D: đường kính thiết bị (m)

H : chiều cao thân thiết bị, với H=1,6D h : chiều cao của nắp thiết bị, với h = 0,1D Chọn hệ số chứa đầy 0,6

VThiết bị =4953,402 0,6 = 8255,67 (lit) = 8,25567 (m 3) Ta có : VThiết bị = Vthân + Vnắp Vthân = πr2H = πD2 x H 4 = πD 2 x 1,6D 4 = 0,4πD 3 Vnắp =π 6h (h 2+3D 2 4 ) = π 6h 3+3πhD 2 24 = 19πD3 1500 Vthiết bị = Vthân+ Vnắp = 0,4πD3+19πD 3 1500 = 0,113πD 3  D = √Vthiết bị 0,113π 3 = √8,25567 0,113𝜋 3 = 2,85 (𝑚) H = 1,6D = 1,6 x 2,85 = 4,56 (m) h = 0,1D = 0,1 x 2,85 = 0,285 (m)

Chiều cao toàn bộ thiết bị: H0 = H + h = 4,56 + 0,285 = 4,845 (m)

Bảng 4.7: Thông số thiết bị kết tủa

Đặc điểm Thông số

Đường kính thiết bị 2,85 m

Chiều cao thân thiết bị 4,56 m Chiều cao nắp thiết bị 0,285 m

4.9. Thiết bị ly tâm

Trong quá trình ly tâm, thực hiện ở nhiệt độ 4oC để đảm bảo enzyme khơng bị biến tính. Chọn thiết bị ly tâm liên tục dạng đĩa DHC400, nhãn hiệu zonelink

GVHD: Th.S Đào Thị Mỹ Linh Trang 42

Hình 4.8: Thiết bị ly tâm DHC400 Bảng 4.8: Bảng thông số thiết bị ly tâm Bảng 4.8: Bảng thông số thiết bị ly tâm

Đặc điểm Thông số

Năng suất của máy 5 m3/h

Đường kính đĩa 400 mm

Cơng suất động cơ 11 kW

Kích thước 1500 x 900 x 1500 mm Khối lượng máy phân ly 1100 kg

Số đĩa 105

Tớc độ quay 6700 vịng/ phút

Thể tích cần ly tâm là 3645,845 lit. Thời gian thực hiện quá trình ly tâm là 15 phút (0,25 giờ) với cơng suất thiết bị 5m3/h nên số thiết bị cần sử dụng là:

3645,845

GVHD: Th.S Đào Thị Mỹ Linh Trang 43  Chọn số thiết bị ly tâm sử dụng là 3 máy

 Tốc độ quay (Rpm) cần thực hiện để thu tủa là 6500 vòng/ phút

 Đường kính trong và ngồi của máy ly tâm là 0,18 và 0,415 m

 Tính RCF: RCF = 𝑟 × 𝜔 2 𝑔 với: 𝜔 = 𝑟𝑝𝑚 × 2𝜋 60  RCF = 0,415−0,18 9,81 x (6500 ×2𝜋 60 )2 = 11099 (g)

 Yếu tớ sigma: ∑ =2𝜋𝑛𝜔

2(𝑟03−𝑟𝑖3)

3𝑔𝑡𝑎𝑛𝜃

Trong đó:

n - lượng đĩa, thiết bị DHC400 có 105 đĩa

𝜃- góc nghiêng tạo nên con đĩa, độ (chọn 𝜃 = 45 độ);

r0 và ri- bán kính ngồi và bán kính trong của đĩa, m

 ∑ = 2𝜋105

3×9,81×𝑡𝑎𝑛45 × (6500×2𝜋

60 )2 x (0,4153 – 0,183)

= 681774,14

 Vận tốc dịch đi vào máy ly tâm: v = Q ∑ = 3645,845 681774,14 = 5,35 x 10 −3(lit/phút) 4.10. Thiết bị lọc

Sau khi ly tâm, hỗn hợp enzyme và ḿi được hịa tan trong trong đệm citrate pH=4, sau đó cho qua thiết bị lọc khung cơ bản, trong quá trình này chủ yếu loại bỏ dịch lọc

Thể tích cho q trình lọc:

VLT = VMuối tủa + VEnzyme = 997,1 + 1705,9 = 2703 (lit)

GVHD: Th.S Đào Thị Mỹ Linh Trang 44

Hình 4.9: Thiết bị lọc khung bản XmaZ 20/800U Bảng 4.9: Thông số thiết bị lọc khung bản

Đặc điểm Thơng số

Diện tích màng 20 m2

Dung tích thùng chứa 287 L

Cơng suất động cơ 2,2 kW

Áp suất 1,6 – 0,5 Mpa

Kích thước thiết bị (mm) 3500 x 1350 x 1160

Theo như tham khảo các loại sản phẩm sinh học có dùng lọc thì tổng trở lọc và độ nhớt thường được quy định không vượt quá 15,8

Vận tớc của dịng dịch lọc qua màng: Jv = ∆𝑃 − ∆𝜋

𝜇(𝑅𝑚− 𝑅𝑐𝑝) Trong đó:

∆𝑃: chênh lệch áp suất qua màng

GVHD: Th.S Đào Thị Mỹ Linh Trang 45 𝜇(𝑅𝑚− 𝑅𝑐𝑝): tổng trở lọc và độ nhớt (các loại sản phẩm sinh học có dùng lọc thì tổng trở lọc và độ nhớt thường được quy định không vượt quá 15,8 nên chọn 𝜇(𝑅𝑚− 𝑅𝑐𝑝) = 15,8) Suy ra: Jv = ∆P − ∆π μ(Rm− Rcp) = 1,6 − 0,5 15,8 = 0,0696 m 3/m2. s = 69,6 l/m2. s

Công suất của thiết bị:

Q = A. Jv = 0,32.69,6 = 22,3 (l/s) Thời gian dịch lọc qua một khung bản:

t =𝑉𝐿𝑇

Q =

2703

22,3 = 121,2 𝑠 Vậy thời gian lọc của thiết bị là:

60 x 121,2 =7272 s =2,02 giờ

Số thiết bị cần cho quá trình lọc là: 1 thiết bị

4.11. Thiết bị sấy

Chọn thiết bị sấy FD300 Freeze Dryer

Hình 4.10: Thiết bị sấy FD300 Freeze Dryer Bảng 4.10: Bảng thông số thiết bị sấy Bảng 4.10: Bảng thông số thiết bị sấy

Diện tích tầng bên trong M2 19.8

GVHD: Th.S Đào Thị Mỹ Linh Trang 46

Thơng số chính

Kích thước tầng mm 1500×1200

Sớ lượng tầng (+1 tầng dự phịng) Tầng 12＋1

Khoảng cách giữa các tầng mm 90

Nhiệt độ tầng 0C -40～＋80

Nhiệt độ bộ ngưng thấp nhất. 0C -50

Giới hạn chân không Pa < 6.7

Thông số tiêu chuẩn

Điện (380V 50Hz) KW 94

Nước làm mát (25℃)（<25℃） Tấn/giờ <15 Khí nén tiêu hao (>0.4Mpa) m³/min 0.1 (>0.55Mpa)

Kích thước ngồi máy

L × W × H mm 3800 x 3600 x 2700