CHƯƠNG 5 TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ
5.1 Dây chuyền sản xuất bột cam
- Nguyên lý hoạt động
Lựa chọn và phân loại sẽ được công nhân thực hiện. Công nhân sẽ đứng 2 bên băng tải lựa chọn, phân loại nguyên liệu bằng cách quan sát trên băng tải. Những quả không đạt chất lượng sẽ loại bỏ ra ngoài thùng dưới băng tải, những quả có chất lượng sẽ được đi qua công đoạn tiếp theo.
- Tính và chọn thiết bị:
Năng suất của công đoạn 5000 kg/h [ Bảng 4.7]
Năng suất băng tải: Q= B h N v η 3600 [8]
Trong đó :
B: Chiều rộng băng tải (m), B = 50 (cm) = 0,5 (m).
ʋ : Vận tốc băng tải (m/s), ʋ = 10 (cm/s) = 0,1 (m/s).
h : Chiều cao trung bình của lớp cam (m), h = 5 (cm) = 0,05 (m).
η : Hệ số sử dụng của băng tải, η = 0,7.
N : Trọng lượng riêng của cam, N = 910 (kg/m3).
Ta có:
Q=0,5 0, 05 910 0,1 0, 7 3600 =5733 (kg/h).
- Số thiết bị cần sử dụng
1
n 5000 0,87.
=5733= Vậy chọn 1 thiết bị.
- Năng suất mỗi công nhân 400 kg/h.
- Số công nhân cần thiết là
5000 12,5.
N = 400 = - Chọn 13 công nhân.
- Cho công nhân đứng hai bên phân loại, lựa chọn cam. Chiều dài băng tải là
1 2
N 13
L= L L 1 1 7,5 ( ).
2 + = 2 + = m Trong đó: N: số công nhân, N = 13 (công nhân).
L1: chiều rộng làm việc của một công nhân (m), L1 = 1 (m).
L2: chiều dài bộ phận dẫn động và tang quay (m), L2= 1 (m)
Chiều cao băng tải 1m.
5.1.2 Thiết bị rửa băng chuyền
- Cấu tạo
1- Máng dẫn nguyên liệu 2- Băng tải
3- Vòi thổi khí
4- Vòi phun nước áp lực cao Hình 5.1 Cấu tạo thiết bị rửa băng chuyền [11]
- Nguyên lý hoạt động [14]
Máy được cấu tạo gồm một băng tải bằng thép không rỉ và thùng chứa nước có thể tích lớn. Nguyên liệu ở trên phần băng tải nằm ngang ngập trong nước, các cặn bẩn bám bên ngoài bề mặt nguyên liệu bị bong ra. Khi nguyên liệu di chuyển đến phần nghiêng của băng, các vòi phun nước với áp suất cao đến 2÷3 at sẽ rửa sạch cặn bẩn. Sau đó nguyên liệu di chuyển đến phần nằm ngang phía trên để được làm ráo nước.
− Tính số thiết bị:
Năng suất công đoạn 4607,50 kg/h [Bảng 4.7, 35]
Số máy rửa cần chọn
n 0,92.
5000 4607,50
= =
Vậy chọn 1 thiết bị
Hình 5.2 Thiết bị rửa băng chuyền.
[12]
Bảng 5.1 Thông số kỹ thuật thiết bị rửa băng chuyền [12].
Model CXJ-5
Năng suất ( kg/h) 5000 Lượng nước tiêu thụ
(m3/h) 8
Kích thước
(L×W×H) mm 4200×1140×1600
Công suất (kW) 4
5.1.3 Thiết bị chần
❖ Cấu tạo:
1- Cửa vào nguyên liệu 2- Băng tải
3- Thùng chần 4- Ống hơi
5- Vòi nước rửa 6- Cửa nguyên liệu ra 7- Đường nước cấp 8- Đường nước xả
Hình 5.3 Cấu tạo thiết bị chần băng tải [15]
❖ Nguyên tắc hoạt động :
Nguyên liệu vào cửa nạp (1) và được vận chuyển trên băng tải (3) trong thùng chần có chứa nước nóng. Băng tải được cấu tạo bằng dây xích truyền động trên có gắn các lá kim loại có gờ ngang để giữ sản phẩm. Thùng chần làm bằng kim loại có nắp mở được khi cần thiết. Nước chần đước đun nóng nhờ các ống hơi (4) đặt ở giữa hai băng tải.
- Tính toán thiết bị
Năng suất công đoạn 3783,58 kg/h [Bảng 4.7, tr.35]
Số thiết bị cần lựa chọn
n 0,9.
500 4515,35
= 0 =
Vậy chọn 1 thiết bị.
Hình 5.4 Thiết bị chần băng tải
Bảng 5.2 Thông số kỹ thuật thiết bị chần băng tải [16]
Model QW-PTJ-5
Năng suất (kg/h) 5000
Lượng hơi tiêu thụ ( kg/h) 1000 Kích thước
(L×W×H) mm 8000x1200x1600
5.1.4 Băng tải bóc vỏ
Công đoạn bóc vỏ, làm sạch nguyên liệu do công nhân tiến hành bằng cách: công nhân sẽ đứng hai bên băng chuyền và thực hiện thao tác bóc vỏ, ngắt cuống, làm sạch những phần không cần thiết. Chọn thiết bị băng chuyền giống lựa chọn, phân loại.
- Tính và chọn thiết bị:
Năng suất của công đoạn 4470,2 kg/h [ Bảng 4.7]
Năng suất băng tải: Q= B h N v η 3600 [8]
Trong đó :
B: Chiều rộng băng tải (m), B = 60 (cm) = 0,6 (m).
ʋ : Vận tốc băng tải (m/s), ʋ = 10 (cm/s) = 0,1 (m/s).
h : Chiều cao trung bình của lớp cam (m), h = 5 (cm) = 0,05 (m).
η : Hệ số sử dụng của băng tải, η = 0,6.
N : Trọng lượng riêng của cam, N = 910 (kg/m3).
Ta có:
Q=0, 6 0, 05 910 0,1 0, 6 3600 =5896,8 (kg/h).
- Số thiết bị cần sử dụng
n1 0, 76.
5896,8 4470, 2
= =
Vậy chọn 1 thiết bị.
- Năng suất mỗi công nhân 180 kg/h.
- Số công nhân cần thiết là
24,83.
18 4470, 2
N = 0 =
- Chọn 25 công nhân.
- Cho công nhân đứng hai bên phân loại, lựa chọn cam. Chiều dài băng tải là
1 2
N 25
L= L L 1 1 13,5 ( ).
2 + = 2 + = m Trong đó: N: số công nhân, N = 13 (công nhân).
L1: chiều rộng làm việc của một công nhân (m), L1 = 1 (m).
L2: chiều dài bộ phận dẫn động và tang quay (m), L2= 1 (m) Chiều cao băng tải 1m.
5.1.5 Thiết bị ép
Thiết bị ép trục vít được mô tả ở hình 5.5 và bảng thông số kỹ thuật của thiết bị 5.3.
Hình 5.5 Thiết bị ép trục vít
[17]
Bảng 5.3 Thông số kỹ thuật thiết bị ép trục vít.[17]
Model FR-5-420
Kích thước lưới lọc
(mm) 1,5
Năng suất (kg/h) 3000
Động cơ (kW) 7,5
Kích thước
(L×W×H) mm 3500×700×1000 - Nguyên lý hoạt động
Cam sau khi bóc vỏ được dẫn vào cửa nạp nguyên liệu, nhờ trục xoắn và xi lanh mà nguyên liệu được ép. Nguyên liệu cho vào máy ép bị nén dần về phía cuối máy, càng về sau thể tích khoang ép càng nhỏ, áp suất sẽ tăng, dịch sẽ thoát ra khỏi nguyên liệu theo khe hở thanh căn chảy ra ngoài ở phía dưới, bã sẽ thoát ra ở cuối lòng ép. Cuối lòng ép có bộ phận hình côn điều chỉnh khe hở ra (côn điều chỉnh). Nếu khe hở lớn, áp suất ép nhỏ và ngược lại.
- Tính toán chọn thiết bị
Năng suất công đoạn G5 =2905.63 kg/h [Bảng 4.7, tr.35].
Số thiết bị cần lựa chọn
n 0,97.
3000 2905.63
= =
Vậy chọn 1 thiết bị.
5.1.6 Thiết bị lọc
- Nguyên lý hoạt động
Các bản mỏng chứa nước quả chưa lọc được đặt xen kẽ với các bản mỏng thu nước quả đã lọc, giữa các bản mỏng là các bản lọc. Tại đây cam sau khi ép được lọc sạch.
Kết thúc quá trình lọc, cho các bản dịch ra xa nhau một khoảng để tháo bã và thiết bị cũng được vệ sinh để chuẩn bị cho mẻ lọc tiếp theo.
Hình 5.6 Thiết bị lọc khung bản
Bảng 5.4 Thông số kỹ thuật thiết bị lọc[18]
Model DZCR
Số tấm lọc 10
Năng suất (L/h) 4000 Áp lực lọc (Mpa) 0,2
Kích thước
(L×W×H) mm 1400×1000×1500
- Tính toán chọn thiết bị
Năng suất công đoạn G6 =2847,52 kg/h [Bảng 4.7].
Khối lượng riêng nước cam ở nồng độ 12,5% (sau khi ép) là 1,05 kg/l. [19]
Thể tích nước cam cần lọc
2711,92( ).
1, 05 2847,52
V = = l
Số thiết bị cần lựa chọn
2711,92
0, 68.
n= 4000 = Vậy chọn 1 thiết bị.
5.1.7 Thiết bị gia nhiệt
Chọn thiết bị gia nhiệt bản mỏng được mô tả ở hình 5.7 và bảng 5.5
Hình 5.7 Thiết bị trao đổi nhiệt bảng mỏng
Bảng 5.5 Thông số kỹ thuật thiết bị trao đổi nhiệt bảng mỏng
Model JR-3J
Năng suất (lít/h) 3000
Số tấm 80
Tiêu hao hơi (kg/h.) 120 Kích thước
(L×W×H mm) 800×350×1320
- Nguyên lý hoạt động:
Dung dịch cần đun nóng được bơm vào thiết bị ở ống dẫn phía trên vào các tấm bản xen kẽ. Chất tải nhiệt sẽ vào thiết bị ở ống dẫn phía dưới và vào các bản còn lại.
Như vậy dung dịch cần đun nóng và chất tải nhiệt sẽ tiếp xúc gián tiếp qua các bản mỏng xảy ra quá trình truyền nhiệt.
- Tính toán chọn thiết bị
Năng suất công đoạn 2788,37 kg/h [Bảng 4.7].
Thể tích nước cam trong công đoạn: gn
2788,37
V 2686, 29
1, 038
= = (lít/h)
Số thiết bị cần lựa chọn
0,89.
3 0 2686,
0 2 0
n= 9=
Vậy chọn 1 thiết bị.
5.1.8 Thiết bị cô đặc
Lượng ẩm cần bay hơi 1611,83 (kg/h) [Mục 4.2.2.9]
Hệ thống cô đặc chân không 3 nồi được mô tả ở bảng 5.6 và hình 5.8.
Hình 5.8 Thiết bị cô đặc chân không 3 nồi. [20]
Bảng 5.6 Thông số kỹ thuật hệ cô đặc 3 nồi. [20]
Model SJN3-2000
Năng suất hóa hơi (kg/h) 2000 Lượng hơi sử dụng (kg/h) 600
Nhiệt độ cô đặc (0C) 85-75-65 Độ chân không cô đặc
(Mpa) 0,04–0,06–0,08
Kích thước
(L×W×H mm) 7900×1800×4000
- Cấu tạo: gồm 2 phần chính
+ Bộ phận đun sôi dung dịch (phòng đốt) trong đó bố trí bề mặt truyền nhiệt để đun sôi dung dịch
+ Bộ phận bốc hơi (buồng bốc) là một phòng trống, ở đây hơi thứ được tách ra khỏi hỗn hợp.
- Nguyên lý hoạt động
Nguyên liệu được đưa vào phòng đốt nồi cô đặc. Dưới tác dụng của bơm chân không, nồi cô đặc được hút chân không, tạo chênh lệch áp suất, áp suất giảm, nhiệt độ sôi giảm. Hơi được được cấp vào để gia nhiệt tại đây xảy ra quá trình trao đổi nhiệt nước trong nguyên liệu được bốc hơi. Phần hơi nước (hơi thứ) sẽ được chuyển sang thiết bị
ngưng tụ ống xoắn, được làm lạnh và ngưng tụ, chứa trong bình chứa nước.
Số thiết bị cần lựa chọn
0,81.
2 0 1611,
0 8 0
n= 3 =
Vậy chọn 1 thiết bị.
5.1.9 Thiết bị phối trộn
Hình 5.9 Thiết bị phối trộn đáy nón
Bảng 5.7 Thông số kỹ thuật thiết bị phối trộn.[21]
Model DSH-2
Năng suất (kg/ mẻ) 1200
Tốc độ quay (rpm) 80
Động cơ (kW) 4
Kích thước
(D×H mm) 1950 ×3500
- Tính toán thiết bị
Năng suất công đoạn 1799,86kg/h [Mục 4.2.10].
Thời gian trộn 1 mẻ là 30 phút Vậy số thiết bị cần trộn là
30 0, 75.
60 1200 1799,86
n= =
Chọn thêm 1 thiết bị dữ trữ. Vậy số thiết bị cần chọn là 2.
5.1.10 Thiết bị sấy phun
Hình 5.10 Thiết bị sấy phun
Bảng 5.8 Thông số kỹ thuật của thiết bị sấy phun [22]
Model LPG-500
Năng suất hóa hơi
(kg/h) 500
Nhiệt độ hơi vào (0C) 130-350 Nhiệt độ hơi ra (0C) 70-90
Kích thước
(LXD×H mm) 4500×8000
- Cấu tạo của hệ thống sấy phun:
Hệ thống sấy phun bao gồm cơ cấu phun sương, hệ thống quạt hút, caloriphe cấp nhiệt cho tác nhân sấy, buồng sấy, bộ phận thu hồi sản phẩm (cyclon, lọc túi...)
- Nguyên tắc hoạt động:
Dòng nguyên liệu được phân tán thành những hạt nhỏ li ti nhờ cơ cấu phun sương.
Cơ cấu phun sương thường có dạng đĩa quay hay vòi áp lực. Những hạt lỏng phun ra ngay lập tức tiếp xúc với dòng khí nóng, kết quả là hơi nước được bốc đi nhanh chóng nhưng nhiệt độ của vật liệu vẫn được duy trì ở mức thấp. Nhờ vậy mà vật liệu ược sấy khô mà không làm thay đổi đáng kể tính chất của sản phẩm. Sản phẩm dạng bột được thu hồi ở cyclon.
- Tính toán thiết bị
Năng suất công đoạn 1781,86kg/h [Bảng 4.7, tr. 35].
Lượng ẩm bay hơi 482,04 kg/h [Mục 4.2.11]
Vậy số thiết bị cần chọn
0,96.
5 482, 04
n= 00 = Chọn 1 thiết bị.
5.1.11 Thiết bị rây bột
Hình 5.11 Thiết bị rây [23]
Bảng 5.9 Thông số kỹ thuật thiết bị rây [23]
Model FTS-1500
Năng suất (kg/h) 1500 Kích thước lưới rây
(Mesh) 2-200
Kích thước
(L×W×H mm) 1600×800×1500
- Tính toán thiết bị
Năng suất công đoạn 1299,82 kg/h [Bảng 4.7,tr.35]
Số thiết bị cần chọn
0,87.
1500 1299,82
n= =
Vậy chọn 1 thiết bị.
5.1.12 Máy đóng gói
Hình 5.12 Thiết bị bao gói [24]
Bảng 5.10 Thông số thiết bị bao gói [24]
Model ZEL-420
Năng suất
(gói/phút) 20-45
Khối lượng gói
(g) 500
Kích thước (mm) 3744×2725×2657
- Tính toán thiết bị
Số gói cần đóng trong 1h là N= 2548 gói/h Số thiết bị cần chọn
0,94.
4 8 5
4 60 n= 25 =
Vậy chọn 1 thiết bị.
5.1.13 Tính thùng chứa
Chọn thùng chứa nước cam làm bằng thép không gỉ, thân hình trụ, đáy hình chỏm cầu.
+ D: Đường kính thân hình trụ.
+ r: Bán kính hình chỏm cầu.
+ H: Chiều cao của thân hình trụ.
+ h: Chiều cao của chỏm cầu.
+ H0: Chiều cao của thùng: H0 = H + 2h Ta có:
Thể tích thùng được tính theo công thức V = 2Vc+Vtr
Vc: thể tích phần chỏm cầu.
Vtr: thể tích phần thân trụ.
Trong đó
+ Thể tích phần thân trụ:
2 Tr
π×D ×H
V = 4
Chọn H = 1,3D
2
3 Tr
3,14×D ×1,3D
V = =1,02D
4
H
h
D
H0
Hình 5.13 Thùng chứa
+ Thể tích phần chỏm cầu: V =π×h× h +3r( 2 2)
c 6
Chọn h = 0,3D
( )2 2 3
π D
V = ×0,3D× 0,3D +3 = 0,13D
6 2
c
Từ đó ta có: V = 1,02D3 + 2 x 0,13D3 = 1,28D3 Vậy: V = 1,28D3
5.1.13.1 Thùng chứa nước cam sau ép
Lượng nước cam sau ép là: G5 = 2847,52 (kg/h) [Bảng 4.7]
Nước cam sau ép có nồng độ chất khô 12,5% có khối lượng riêng của nước cam sau ép là: 1,038 (kg/l). [19]
Vậy lượng thể tích cam sau ép:
2748,53
2, 74 1, 038 1000
V = =
(m3/h) Chọn 1 thùng chứa, hệ số chứa đầy là 0,85.
Thể tích thùng cần chứa: VT =2, 74
0,85 = 3,22 (m3)
3 V 3 3, 22
D 1,36 (m)= 1360 (mm)
1,28 1, 28
= = =
H = 1,3D = 1,3 x1360 = 1768 (mm) h = 0,3D = 0,3 x 940 = 408 (mm)
Chiều cao của thùng: H0 = H + 2h = 1768 + 2 x 408 = 2584 (mm)
Vậy ta chọn 1 thùng chứa nước cam sau ép với kích thước (D x H): 1400x2590mm 5.1.13.2 Thùng chứa nước cam sau lọc
Lượng nước cam sau lọc là: G6 = 2788,37 (kg/h) [Bảng 4.7]
Nước cam sau lọc có nồng độ chất khô 12,5% có khối lượng riêng của nước cam sau lọc là: 1,038 (kg/l). [19]
Vậy lượng thể tích cam sau lọc:
2, 69 1, 03 0
2788,37 8 1 00
V = =
(m3/h) Chọn 1 thùng chứa, hệ số chứa đầy là 0,85.
Thể tích thùng cần chứa: VT =2,69
0,85 =3,16 (m3)
3 V 3 3,16
D 1,35 (m)= 1350 (mm)
1,28 1, 28
= = =
H = 1,3D = 1,3 x 1350 = 1755 (mm) h = 0,3D = 0,3 x 1350 = 405 (mm)
Chiều cao của thùng: H0 = H + 2h = 1755 + 2 x 405 = 2565 (mm)
Vậy ta chọn 1 thùng chứa nước cam sau lọc với kích thước (D x H): 1350 x 2570 mm
5.1.13.3 Thùng chứa maltodextrin
Năng suất maltodextrin theo công đoạn phối trộn 706,65 kg/h [Mục 4.2.2.10].
Khối lượng riêng của maltodextrin là 1,44 kg/m3.
Chọn thời gian lưu là 8h, hệ số chứa đầy là 0,8. Chọn 1 thiết bị.
Thể tích maltodextrin cần chứa là
8 3
V 4,91( ).
1, 44 0, 0 706,65
8 10 0 m
= =
3 V 3 4,91
D 1,57 (m)= 1570 (mm)
1,28 1, 28
= = =
H = 1,3D = 1,3 x 1570 = 2040 (mm) h = 0,3D = 0,3 x 1570 = 471 (mm)
Chiều cao của thùng: H0 = H + 2h = 1755 + 2 x 405 = 2980(mm)
Vậy ta chọn 1 thùng chứa nước cam sau lọc với kích thước (D x H): 1570 x 2980 mm
5.1.13.3 Thùng chứa sau phối trộn
Năng suất công đoạn phối trộn 1799,86 kg/h [Mục 4.2.2.10].
Khối lượng riêng của hỗn hợp ở ngồng độ 70% là 1349,56 kg/m3 [25].
Chọn thời gian lưu là 1h, hệ số chứa đầy là 0,85. Chọn 1 thiết bị.
Thể tích của thùng chứa là
1 3
V 1,57( ).
0,85 1349,5 1799,86
6 m
= =
3 V 31,57
D 1,07 (m)= 1070 (mm)
1,28 1, 28
= = =
H = 1,3D = 1,3 x 1070 = 1391 (mm) h = 0,3D = 0,3 x 1070 = 321 (mm)
Chiều cao của thùng: H0 = H + 2h = 1391+ 2 x 321 = 2033(mm)
Vậy ta chọn 1 thùng chứa nước cam sau lọc với kích thước (D x H): 1070 x 2040 mm
5.1.17. Bơm nguyên liệu
Hình 5.14 Bơm nguyên liệu
Bảng 5.11 Thông số thiết bị bơm nguyên liệu [24]
Model Grundfos
MAXANA Lưu lượng (m3/h) 820 Cột áp cao nhất (m) 97
Kích thước (mm) 450 × 280 × 225 Số lượng bơm:
+ Chọn 1 bơm để vận chuyển dịch quả từ máy ép sang thùng chứa sau ép.
+ Chọn 1 bơm để vận chuyển dịch quả từ thùng chứa sau ép sang thiết bị lọc.
+ Chọn 1 bơm để vận chuyển dịch quả từ thiết bị lọc sang thùng chứa sau lọc.
+ Chọn 1 bơm để vận chuyển dịch quả từ thùng chứa sau lọc sang thiết bị gia nhiệt.
+ Chọn 1 bơm để vận chuyển dịch quả từ thiết bị gia nhiệt thiết bị cô đặc.
+ Chọn 1 bơm vận chuyển nguyên liệu từ thiết bị cô đặc sang thiết bị phối trộn.
+ Chọn 1 bơm để vận chuyển bán thành phẩm từ thiết bị phối trộn sang thiết bị
sấy phun.
Vậy ta chọn 7 bơm.
Bảng 5.12 Bảng tổng kết thiết bị sử dụng cho dây chuyền bột cam STT Tên thiết bị Số lượng Kích thước (mm)
1 Băng tải lựa chọn 1 7500×500×1000
2 Thiết bị rửa 1 4200×1140×1600
3 Thiết bị chần, hấp 1 8000x1200x1600
4 Băng tải bóc vỏ 1 13500×600×1000
5 Thiết bị ép trục vít 1 3500×700×1000
6 Thiết bị lọc khung bản 1 1400×1000×1500
7 Thiết bị gia nhiệt 1 800×350×1320
8 Hệ thống cô đặc 1 7900×1800×4000
9 Thiết bị phối trộn 1 Φ1950 ×3500
10 Thiết bị sấy phun 1 Φ 4500×9200
11 Thiết bị rây 1 1600×800×1500
12 Thiết bị bao gói 1 800 × 800 ×920
13 Thùng chứa nước cam sau ép 1 Φ1400x2590 14 Thùng chứa nước cam sau lọc 1 Φ1350 x 2570 15 Thùng chứa maltodextrin 1 Φ1570 x 2980 17 Thùng chứa sau phối trộn 1 Φ 1070 x 2040
16 Bơm 7 450 × 280 × 225