CHƢƠNG 3 QUI TRÌNH CƠNG NGHỆ
4.2.3. Tính toán cân bằng vật chất cho 100kg nguyên liệu
Bảng 3.2. Tỉ lệ hao hụt của từng quá trình
STT Công đoạn Hao hụt
1 Rửa 4% 2 Xửlý cơ 2% 3 Xử lý nhiệt 1% 4 Chiết rút 0.4% 5 Lọc 2% 6 Thanh trùng 2% 7 Rót chai 0.5%
Lượng nguyên liệu sau quá trình rửa
M1 = 100 = 96(kg)
Sau khi rửa, nguyên liệu được đưa vào máy xay, cắt nhỏ đầu, xương cá.Tổn thất trong quá trình này là 3%
=>lượng nguyên liệu thu được là:
M2= 96 = 94,08(kg) Lượng nguyên liệu sau quá trình xử lý nhiệt M3= 94,08 = 93,14(kg)
Q trình phối trộn: có sự tăng khối lượng do có bổ sung thêm enzym Lượng enzym bổ sung 0,1% so với nguyên liệu
=> lượng enzym cho vào là: 93,14 = 0,093(kg) Tổng khối lượng thu được
M4 = 93,14+0,093 = 93,233(kg) Quá trình lên men
- Lượng muối bổ sung 20-25% so với nguyên liệu, ởđây chọn 20% => lượng muối thêm vào là: 0,2 93,14 = 18,628(kg)
- Tổng khối lượng thu được
M5=.93,233+18,628 = 111,861(kg)
- Theo bảng 2.3 lượng nước trong cá chiếm 75 – 81 % trọng lượng cơ thể cá. Lấy hàm lượng nước trung bình trong cá là 77 %.
Trong 93,14 kg nguyên liệu cá hàm lượng nước chiếm: 93,14 0,77 = 71,72(kg)
- Hàm lượng nước trong muối từ 10 – 13 % do đó ta có thể chọn hàm lượng nước trung bình trong muối là 10%.
Vậy lượng nước trong muối dùng để ướp 93,14 kg nguyên liệu cá là: 93,14 0,2 0,1 = 1,863(kg)
- Tổng hàm lượng nước có trong 93,14 kg nguyên liệu đã ướp muối là: 71,72+ 1,863 = 73,583(kg)
- Trong bã của cá chứa chủ yếu là xương, vây, vảy. Trong quá trình thủy phân tạo nước mắm, xương và vảy hầu như không tham gia vào quá trình thủy phân. Do đó chúng khơng thay đổi về cả hình dạng và khối lượng. Sau khi thu dịch thì xương và vảy là những phần chủ yếu trong bã.
- Qua bảng 2.3 ta thấy hàm lượng xương cá chiếm từ 10 – 13 % trọng lượng cơ thể cá, vây vảy chiếm 3 – 9 % trọng lượng cơ thể cá. Ta lấy hàm lượng xương trung bình là 11 % và hàm lượng vây, vảy trung bình là 5%.
=> Khối lượng vây vảy, xương có trong 93,14 kg nguyên liệu là: 93,14 ( 0,11 + 0,05) =14,9 (kg)
còn lại trong bã chượp. Lượng đạm còn lại trong bã chượp khi kéo rút khoảng 5,6 gN/ kg.
- Trong 100 kg cá ngun liệu ban đầu thì lượng protein cịn lại trong bã là: 93,14 5,6 6,25 = 3259,9 g = 3,26(kg)
Vậy phần chất khơ cịn lại trong bã là : 14,9+ 3,26 = 18,16(kg)
- ã thu được có hàm lượng ẩm khá cao, khoảng 80 %, do vậy lượng nước còn lại trong bã khi chế biến 93,14 kg nguyên liệu là: 18,16 0,8 = 14,528(kg)
- Khối lượng bã là: 18,16+ 14,528 = 32,688(kg) - Lượng dịch lọc thu được là :
V1=73,583 – 14,528 = 59,055 kg = 59,055(lít) Q trình lọc
-Thể tích nước mắm thu được
V2 =
=
= 57,874(lít) Q trình thanh trùng
-Thể tích nước mắm thu được
V3 =
=
= 56,72(lít) Q trình phối trộn
- Lượng hương bổ sung vào làm tăng thể tích nước mắm lên khơng đáng kể
- Tùy vào mục đích mà ta có thể phối trộn các loại nước mắm vối nhau để tạo sản phẩm có độ đạm khác nhau
Q trình rót chai,đóng nắp Thể tích nước mắm sau khi rót chai
V4 =
=
= 56,44(lít)
4.2.4. Tính tốn cân bằng vật chất cho 100 lít nước mắm thành phẩm
+ Tính tiêu hao nguyên liệu cho 100 lít nước mắm thành phẩm
Tiêu hao cá cho 100 lít nước mắm G1 =
= 177,18(kg)
G2 =
= 33(kg)
Tiêu hao enzym cho 100 lít nước mắm G1 =
= 0,165(kg)
+ Tính lượng chai cần dùng cho 100 lít nước mắm thành phẩm
Giả sử nước mắm được chiết vào chai có thể tích 500ml Tổn thất trong quá trình bảo quản chai trong kho là 0,45% Tổn thất trong quá trình rửa chai là 2%
Tổn thất trong q trình rót, đóng nắp là 2%
Số chai cần dùng để chiết 100 lít nước mắm thành phẩm C1 =
= 200(chai)
Số chai thực tế cần dùng trước quá trình rửa chai C2 =
=
= 204(chai)
Số chai thực tế cần dùng ban đầu là C3 =
=
= 205(chai)
Số chai cịn lại sau q trình rót,đóng nắp là C4 =
=
= 201(chai)
4.2.5. Tính cân bằng vật chất theo năng suất nhà máy
Tính lịch làm việc
Chọn năng suất nhà máy là 2 000 000 lít/năm Thời gian hồn thành một mẻ là 30 ngày Số ngày làm việc trong một năm 300 ngày => Số mẻ sản xuất trong 1 năm là 10 mẻ
=> Vậy 1 mẻ sản xuất được 200 000 lít nước mắm Tính tiêu hao nguyên liệu cho sản xuất
Tiêu hao cá cho 1 mẻ sản xuất T1 =
= 354360 (kg) = 345,36 (Tấn) Tiêu hao cá cho 1 năm
T1n = T1 10 = 354360 10 = 3453600(kg) = 3543,6 (Tấn) Tiêu hao cá cho một ngày sản xuất
T1ng=
Tiêu hao muối cho 1 mẻ sản xuất T2 =
= 66000 (kg)
Tiêu hao muối cho 1 năm
T2n = T2 10 = 66000 10 = 660000(kg) = 660 (tấn) Tiêu hao muối cho một ngày sản xuất
T2ng =
= 2200 (kg)
Tiêu hao enzyme cho 1 mẻ sản xuất
T3 =
= 330 (kg)
Tiêu hao enzyme cho 1 năm
T3n = T3 10 = 330 10 = 3300 (kg) Tiêu hao enzyme cho một ngày sản xuất
T3ng =
CHƢƠNG 5. TÍNH VÀ LỰA CHỌN THIẾT BỊ
5.1. Thiết bịcân nguyên liệu
Lượng cá đưa vào nhà máy trong 1 ngày lớn nhất là: 11812 (kg) = 11,812(tấn) Chọn loại cân bàn điện tử
Loại cân A12(500kgx0,1kg)
Nguồn điện sử dụng : 220V/50Hz / Pin sạc (100 giờ). Kích thước đĩa cân :700 x 800mm (Đĩa cân bằng inox).
5.2. Hệ thống băng tải vận chuyển
Hỗn hợp cá, enzyme được vận chuyển đến các thiết bị lên men ngắn ngày bằng hệ thống băng tải.
Lựa chọn băng tải
Năng suất: 10 tấn/h
Vận tốc băng tải: 0,05 m/s
Chiều rộng băng tải 900mm, chiều cao 400mm. Công suất động cơ: 5 kW.
Cá sau khi rửa được đưa đến máy trộn cá với enzyme bằng băng tải lưới sắt để róc sạch nước.
Chọn băng tải:
Năng suất: 10 tấn/h Vận tốc băng tải 0,05 m/s
Kích thước băng tải: 5000 x 900 x 400 (mm) Công suất động cơ: 6 kW
5.3. Máy rửa cá
Khối lượng cá trước khi rửa m = 11812kg Lượng nước cần sử dụng V = 6m3
Hiệu suất làm việc của thiết bị là 80% Thời gian rửa dự kiến là 30 phút => Năng suất của thiết bị
Q =
= 29530 (kg/h)
Chọn máy rửa cá có các thơng số kĩ thuật sau: - Sử dụng máy rửa cá dạng thùng quay
- Năng suất 10 tấn/h
- Kích thước 4000x2000x1800(mm) - Cơng suất 10kw
5.4. Máy xửlý
Q trình này có thể xảy ra hoặc khơng tùy thuộc vào nguồn nguyên liệu đưa vào phân xưởng
5.5. Máy trộn cá
Cá sau khi xử lý được băng tải lưới sắt đưa vào máy trộn để trộn đều cá và enzyme. Chọn máy trộn cá:
-Năng suất 10 tấn/h
-Thùng quay làm bằng inox có kích thước Ф = 1.5m, L = 5m
-Số vịng quay 15 vịng/phút -Cơng suất động cơ: 15 kW
5.6. Thiết bị vận chuyển vít tải
Cá sau khi trộn với enzyme được vít tải vận chuyển đưa đến các nhà xưởng. Vít tải để vận chuyển muối đến phân xưởng lên men ngắn ngày
Năng suất: 10 tấn/h Số lượng : 2 cái
Tính thiết bị thủy phân
Yêu cầu thiết bị thủy phân:
Thiết bị thủy phân là nơi diễn ra quá trình thủy phân các chất cao phân tử trong cá mà chủ yếu là các protein thành các sản phẩm thấp phân tử hơn. Nhà máy áp dụng phương pháp chế biến nước mắm cải tiến có sử dụng enzyme nên chế độ thủy phân êm dịu, nhiệt độ trong quá trình thủy phân là 450C, áp suất thường do vậy yêu cầu chịu nhiệt và áp suất của thiết bị khơng cao. Tuy nhiên, trong q trình sản xuất nguyên liệu được trộn muối với tỉ lệ cao 25% do đó yêu cầu cơ bản của vật liệu chế tạo bể là khơng bị ăn
Hình 5. 2. Máy trộn cá
mịn của muối, không bị rỉ sét. Đặc biệt thiết bị không làm thay đổi thành phần hóa học của chượp, khơng tạo ra các chất độc hại gây ra ảnh hưởng xấu tới sản phẩm và người tiêu dùng. Do đó em chọn thiết bị thủy phân làm bằng inox chống được sự ăn mòn của muối ở nồng độ cao.
Chọn thiết bị thủy phân
Do yêu cầu của qui trình cơng nghệ chế biến nước mắm sử dụng enzyme kết hợp tiếp nhiệt, nhiệt độ trong quá trình thủy phân 45 oC do đó em chọn thiết bị thủy phân hình trụ, đáy hình cầu có đáy giả. Thiết bị được trang bị hai vỏ để điều chỉnh nhiệt độ và giữ nhiệt trong chượp. Có đầy đủ bộ phận phụ như van, nhiệt kế, kính quan sát.
Sốlượng thiết bị thủy phân:
+ Chu kì thủy phân của cá hết 30 - 35 ta chọn 30 ngày.
+ Tổng thời gian thủy phân, lọc và vệ sinh thùng là : T = 30 ngày + Lượng cá tạp chế biến 1 ngày bình thường là: 11812 kg
+ Lượng muối cho vào để ướp cá là: 2200 kg + Lượng enzyme cho vào chượp là: 11kg
+ Toàn bộ hỗn hợp này cho vào 1 thiết bị thủy phân.
+ Tổng khối lượng của chượp là: 11812 + 2200 + 11 = 14023 kg
+ Theo thực tế xác định được khối lượng riêng của khối chượp là: 1170 kg/m3 + Thể tích khối chượp là: Vc = 14023 : 1170 = 11,9m3
+ Do hệ số sử dụng của bể là 0,8 nên thể tích của bể là: 11,9 : 0,8 = 14,9m3 + Số lượng thiết bị thủy phân là: 30
+ Chọn chượp thủy phân có chiều cao h = 1,8D
+ Thể tích thiết bị thủy phân (khơng kể phần đáy giả) được tính theo cơng V = S h =(пD2
/4) h = 1,414 D3 = 14,9 m3 D = 2,19m. + Chọn D = 2,2m.
+ Chiều cao thiết bị thủy phân: h = 1,8D = 3,96m + Chiều cao chóp bể: h2 = 0,15D = 0,33m + Chiều cao đáy bể : h1 = 0,15 D = 0,33m
+ Chiều cao của toàn bộ thiết bị là: H = h1 + h + h2 = 0,33 + 3,96 + 0,33 = 4,62 m + Thiết bị có cánh khuấy, đường kính cánh khuấy 0,8D = 1,76 m. Cơng suất động cơ
cánh khuấy 8 kw, số vịng quay 10 vòng/ phút.
+ Chiều cao của khối chượp là: h’= Vc : S = Vc : ( пD2
/4) = 3 m + Thể tích thiết bị thủy phân là: Vt = Vtrụ + Vđáy + Vđỉnh. Vt =1,474D3 = 1,474 2,23= 15,7 m3
5.7. Thiết bị lọc khung bản
Nước mắm sau khi chiết rút được đem đi lọc để loại bỏ các tạp chất, các vi sinh vật trong nước mắm nhằm ổn định nước mắm, kéo dài thời gian bảo quản và nâng cao chất lượng nước mắm.
Lượng nước mắm đem đi lọc cho 1 ngày là: V =
= 7489,3(lít) Chọn thời gian lọc là 4h
=> Năng suất của máy cần là: 7489,3 : 4 = 1872,3 lít/h
Hệ số sử dụng của máy là 0,8. do vậy năng suất máy thực tế là: 1872,3: 0,8 = 2340,4 lít/h = 2,4m3
Chọn máy lọc có năng suất 3 m3 /h Kích thước máy lọc:
- Chiều dài: 2,4m - Chiều rộng: 1m - Chiều cao: 1,5m
Kích thước bản 500x500 mm Vật liệu chế tạo bản: thép không rỉ
5.8. Thiết bịthanh trùng
Lượng nước mắm đem đi thanh trùng cho một ngày V =
= 7339,6(lít)
Lượng nước mắm vào tiệt trùng là: 7339,6(lít) = 458,73 (lít/h). Chọn thời gian thanh trùng là 15 phút
=>Năng suất của máy cần là:
458,73 : 0,25 = 1834,92 (lít/h) Năng suất của máy cần cho 1 giờlà: 29358,4
Hệ số sử dụng của thiết bị là 0,8. Do đó năng suất thực tế của thiết bị là: 1834,92 : 0,8= 2294 (lít/h)
Lượng nước mắm vào thanh trùng là: 7339,6(lít) = 458,73 (lít/h). Vậy chọn 1 thiết bị thanh trùng.
Chọn thiết bị thanh trùng bản mỏng có các thơng số: - Năng suất 10m3/h
- Điện năng tiêu thụ 12kw
- Kích thước thiết bị: 1500x900x2000(mm)
5.9. Thiết bị phối trộn
Để tăng hương vị cho nước mắm sản xuất ngắn ngày, sau khi thanh trùng ta sẽ đưa nước mắm qua thiết bị phối trộn dạng trụ đứng, có cánh khuấy, hương bổ sung là hương vô trùng - Chọn thiết bị có thơng số: + Công suất 6.6 Kw + Kích thước 1100x1700(mm)
5.10. Máy chiết chai và đóng nắp
+ Năng suất nhà máy là 2 000 000 lít/năm
Hình 5. 6. Thiết bịthanh trùng bản mỏng
+ Chai có dung tích 500 ml. Như vậy mỗi năm nhà máy sản xuất : 2 000 000 : 0,5 = 4 000 000 chai
+ Mỗi mẻ nhà máy sản xuất số chai là:
4 000 000 : 10 = 400 000 chai + Số chai sản suất trong một ngày: 400 000 : 26 = 15 385 chai
+ Ngày làm việc 8 giờ, hệ số làm việc của máy là 0,8. Năng suất cần thiết của máy chiết chai là:
(15385 : 8) : 0,8 = 1202 chai/h + Chọn máy chiết chai năng suất 2000 chai/h.
+ Cơng suất máy chiết chai đóng nắp: 6 Kw + Chọn máy chiết có kích thước ngoài: - Chiều dài: 1850mm
- Chiều rộng : 1630mm - Chiều cao: 2200mm - Số đầu chiết rót : 18 đầu - Sốđầu đóng nắp: 6 đầu
5.11. Máy dán nhãn
Chọn máy dán nhãn có cơng suất đồng bộ với máy chiết chai là 2500 chai/h
- Kích thước máy 1500x890x1200mm - Cơng suất máy 4kw
5.12. Hệ thống bơm
Trong phân xưởng sẽ sử dụng các bơm sau: - 1 bơm để bơm dịch chiết rút được sang thiết bị lọc - 2 bơm để bơm dịch lọc sang thiết bị thanh trùng
- 1 bơm đểbơm nước mắm từ thiết bị thanh trùng sang máy chiết rót chai Phân xưởng sử dụng hệ thơng bơm ly tâm cơng suất 2m3
/h Kích thước:L ×W ×H = 500 × 250 ×400mm
5.13. Thúng chứa trung gian
- 1 thùng để chứa dịch chiết rút được từ thiết bị lên men - 1 thùng để chứa nước mắm từ thiết bị lọc
- 1 thùng để chứa từ thiết bịthanh trùng Chọn loại thùng chứa có dung tích 2 m3 Kích thước: D = 1200mm, H = 2000mm
Bảng 5.1. Bảng tổng hợp thiết bị STT Tên thiết bị lƣợSố ng Thểtích (m3) Năng suất Kích thƣớc ( mm) 1 Cân bàn điện tử 1 800 x 700 2 ăng tải 2 20 5000 x 900 x 400 3 Máy rửa cá 1 20 4000x 2000 x 1800 4 Máy trộn cá 1 20 Ф=3000, L=5000 5 Vít tải 2 20 6000x100x200
6 Thiết bị lên men ngắn ngày 30 15,8 D=2200, H=4620
7 Thiết bị phối trộn 1 20 1700x1100
8 Máy chiết chai 1 2000 chai/h 1850x1630x2200
9 Máy dán nhãn 1 2000 chai/h 1500x890x1200
10 Máy lọc khung bản 1 6 m3/h 500 x 500
11 Máy thanh trùng 1 10 m3/h 1500x802x2605
12 ơm 5 2 m3/h 500 ×250 ×400
CHƢƠNG 6. TÍNH HƠI –ĐIỆN – NƢỚC
6.1. Tính lƣợng hơi dùng cho toàn nhà máy
Hơi trong nhà máy dùng để nâng nhiệt độ của chượp lên 45oC giữ ở nhiệt độ này trong suốt quá trình thủy phân đối với các chượp lên men ngắn ngày. Hơi dùng để nấu bã tận thu đạm, để sát trùng chai trước khi đưa đi đóng chai.
6.1.1. Tính lượng hơi cho thiết bị lên men
Lượng hơi cần dùng cho thiết bị thủy phân ngắn ngày là hơi dùng để nâng nhiệt độ khối chượp từ nhiệt độ mơi trường (lấy trung bình là 30 oC) lên 45oC, sau khi nâng nhiệt độ khối chượp lên 45oC thì sau đó giữ ở nhiệt độ này trong khoảng 30 ngày để tiến hành thủy phân. Trong quá trình thủy phân xảy ra phản ứng tỏa nhiệt đủ bù phần nhiệt tổn hao ra mơi trường do đó đảm bảo giữ nhiệt cho khối chượp mà không cần