A. Quy Trình công nghệ tổng quát
8. Đóng gói và bảo quản
5.1. Cấp nhiệt, cấp lạnh, cấp hơi và nước
Hơi trong nhà máy tiêu hao trong các công đoạn: trích ly cà phê nhân, cô đặc, sấy phun, tạo hạt.
5.1.1. Trích ly
- Khối lượng cà phê nhân cần trích ly trong 1 ngày: mt = 4170,6 kg.
- Nhiệt độ cà phê nhân sau khi xay là: tcpn – tl1 = 40oC
- Nhiệt độ trích ly: tcpn-tl2 = 90oC
- Nhiệt dung riêng của cà phê nhân: Ccpn = 1,34 kJ/kg oC
- Nhiệt lượng cần trích ly cà phê nhân trong một ngày:
Qtl-cpn = mt x Ccpn x (tcpn-tl2 - tcpn – tl1)
Qtl-cpn = 4170,6 x 1,34 x(90-40) = 279430 (kJ).
- Lượng nước nóng (90oC) cần để gia nhiệt cà phê tử 40oC đến 90oC:
, kg Lượng hơi 1 bar tiêu hao:
(kg).
Trong đó:
R1 = 2208(kj/kg): ẩn nhiệt hóa hơi của nước ở áp suất 1 bar . 0,9: lượng nước chỉ ngưng 90%.
105/100: xem tổn thất nhiệt ra môi trường ngoài là 5%.
5.1.2. Cô đặc
- Khối lượng cà phê nhân cần cô đặc trong 1 ngày: mt = 4168,9 kg.
- Nhiệt độ cà phê nhân sau khi lọc là: tcpn – tl1 = 90oC
- Nhiệt độ cô đặc: tcpn-tl2 = 40oC
- Nhiệt lượng cần cô đặc cà phê nhân trong một ngày:
- Qcd-cpn = mt x Ccpn x (tcpn-cd2 - tcpn – cd1)
- Qcd-cpn = 4168,9 x 1,34 x (40 - 90) = 279316
(kJ).
- Lượng nước lạnh(25oC) cần để làm nguội cà phê từ 90oC đến 40oC:
, kg Lượng hơi 1 bar tiêu hao:
(kg).
Trong đó:
r1 = 2208(kj/kg): ẩn nhiệt hóa hơi của nước ở áp suất 1 bar . r2 = 22ẩn nhiệt hóa hơi của nước ở áp suất 1 bar
0,9: lượng nước chỉ ngưng 90%.
105/100: xem tổn thất nhiệt ra môi trường ngoài là 5%.
5.1.2. Saáy phun:
- Khối lượng cà phê nhân cần sấy phun trong 1 ngày: mt = 2566,5 kg.
- N
hiệt độ cà phê nhân sau khi cô đặc là: tcpn – tl1 = 40oC
- N
hiệt độ sấy phun: tcpn-tl2 = 200oC
- N hiệt lượng cần sấy phun cà phê nhân trong một ngày:
- Qs
p-cpn = mt x Ccpn x (tcpn-sp2 - tcpn – sp1)
- Qs
p-cpn = 2566,5 x 1.34 x (200 - 40) = 550257,6 kg.
Lượng hơi 16 bar tiêu hao:
(kg) Trong đó:
r1 = 1943(kj/kg): ẩn nhiệt hóa hơi của nước ở áp suất 16 bar . 0,9: lượng nước chỉ ngưng 90%.
105/100: xem tổn thất nhiệt ra môi trường ngoài là 5%.
5.1.3. Tạo hạt:
Khối lượng cà phê sau sấy cần tạo hạt trong 1 ngày: mt = 732,67 kg.
- Nhiệt độ cà phê nhân sau khi sấy là: tcpn – th1 = 70oC
- Nhiệt độ cà phê hòa tan nguyên chất khi tạo hạt: tcpn-th2 = 11 0oC
- Nhiệt lượng cần tạo hạt cà phê nhân trong một ngày:
Qth-cpn = mt x Ccpn x (tcpn-th2 - tcpn – th1)
Qth-cpn = 732,67 x 1,34 x (110 – 70) = 68724,4 kg Lượng hơi 2 bar tiêu hao:
(kg) Trong đó:
r1 = 2208(kj/kg): ẩn nhiệt hóa hơi của nước ở áp suất 2 bar . 105/100: xem tổn thất nhiệt ra môi trường ngoài là 5%.
5.1.4. Tính nhiệt, hơi và nước cho hệ thống
CIP:
Tính cho một lần CIP (công suất bơm là 6000l/h hay 6000kg/h)
- Các thiết bị tại phân xưởng xử lý nguyên liệu từ khâu rang đến sấy: vệ sinh hàng ngày 1 lần vào cuối ngày sản xuất.
● Tính toán cho 1 lần vệ sinh (CIP) 1 thiết bị.
Đối với thiết bị trích ly, sấy (hoạt động ở nhiệt độ cao) trong quy trình vệ sinh có sử dụng acid (chế độ I).
- Chạy nước nóng 50oC trong 10 phút:
Lượng nước nóng cần dùng: Gn1 = 6000 x 10/60 = 1000 kg Lượng nhiệt cần để gia nhiệt cho nước từ 28 đến 50oC:
Q1 = Gn1 x Cn x (t2 – t1)
Q1 = 1000 x 4,19 (50-28) = 921,8 .103 (kj)
Lượng hơi cần để gia nhiệt cho nước tới 50oC:
kg
- Chạy dung dịch xút 1% trong 30ph ở 75oC : Gn2 = 6000 x 30/60 = 3000 kg
(xem khối lượng riêng của dung dịch gần đúng như của nước).
Lượng nhiệt cần để gia nhiệt cho dung dịch từ 28 đến 75oC:
Q2 = Gx1 x Cn x (t2 – t1)
Q2 = 3000 x 4,19 (75-28) = 590,79 .103 (kj)
Lượng hơi cần để gia nhiệt cho dung dịch tới75oC:
kg
- Chạy nước nóng 50oC để trang rửa xút trong 3 phút:
Lượng nước nóng cần dùng: Gn3 = 6000 x 3/60 = 300kg Lượng nhiệt cần để gia nhiệt cho nước từ 28 đến 50oC:
Q3 = Gn3 x Cn x (t2 – t1)
Q1 =300 x 4,18 x (50-28) = 27,588 . 103 (kj)
Lượng hơi cần để gia nhiệt cho nước tới 50oC:
kg
- Chạy dung dịch acid 0,6% trong 20phút ở 70oC: 6000 x 20/60 = 2000 kg (xem khối lượng riêng của dung dịch gần đúng như của nước).
Lượng nhiệt cần để gia nhiệt cho dung dịch từ 28 đến 70oC:
Q4 = Ga1 x Cn x (t2 – t1)
Q4 =2000 x 4,19 (70-28) = 351,96 .103 (kj)
Lượng hơi cần để gia nhiệt cho dung dịch tới75oC:
kg
- Chạy nước lạnh28oC trong 5 phút:
Lượng nước cần dùng:Qn3= 6000 x 5/60 = 500 kg
●Tổng kết cho chế độ vệ sinh loại I:
●Tổng lượng nước cần: GnI = 1000+300+500 = 1800 kg
●Tổng lượng hơi cần:
GhI = 46,39 + 297,3 + 13,88 + 177,11 = 534,46 kg Lửụng dung dich xuựt 1%: GxI = 3000 kg
Lượng dung dịch acid 0,6%: GaI = 2000 kg
●Đối với các thiết bị khác: trong quy trình vệ sinh chỉ sử dụng nước và xút (chế độ II):
- Chạy nước nóng 50oC trong 3 phút:
Lượng nước nóng cần dùng: Gn1 = 6000 x 3/60 = 300 kg Lượng nhiệt cần để gia nhiệt cho nước từ 28 đến 50oC:
Q1 = Gn1 x Cn x (t2 – t1)
Q1 =300 x 4,18 x (50-28) = 27,588 . 103 (kj)
Lượng hơi cần để gia nhiệt cho nước tới 50oC:
kg
- Chạy dung dịch xút 1% trong 30ph ở 75oC : Gn2 = 6000 x 30/60 = 3000 kg
(xem khối lượng riêng của dung dịch gần đúng như của nước).
Lượng nhiệt cần để gia nhiệt cho dung dịch từ 28 đến 75oC:
Q2 = Gx1 x Cn x (t2 – t1)
Q2 = 3000 x 4,19 (75-28) = 590,790 .103(kj)
Lượng hơi cần để gia nhiệt cho dung dịch tới 75oC:
(kg)
- Chạy nước nóng 50oC để trang rửa xút trong 3 phút:
Lượng nước nóng cần dùng: Gn3 = 6000 x 3/60 = 300 kg Lượng nhiệt cần để gia nhiệt cho nước từ 28 đến 50oC:
Q3 = Gn3 x Cn x (t2 – t1)
Q3 =300 x 4,19 (50-28) = 27,654.103 (kj)
Lượng hơi cần để gia nhiệt cho nước tới 50oC:
kg
- Chạy nước lạnh 28oC trong 10 phút:
Lượng nước cần dùng:Qn3= 6000 x 10/60 = 1000 kg
●Tổng kết cho chế độ vệ sinh loại II:
●Tổng lương nước cần: GnII = 300 + 300 + 1000 = 1600 kg
●Tổng lượng hơi cần: GhII = 13,88 + 297,3 + 13,88 = 325,06 kg
● Lượng dung dich xút 1%: GxII = 3000 kg 5.1.5. Tính nhiệt, hơi và nước :
Bảng 5.1: Tổng kết cấp nhiệt, lạnh, nước cho sản xuất trong 1 ngày tại các phân xưởng sản xuất.
Teân thieát bò Coâng đoạn
Nhieọt cung caáp Q (*103kJ)
Nhieọt laỏy ủi Q (*103kJ)
Lượng nước nóng tieâu hao
(Kg)
Lượng nước
lạnh tieâu hao
(kg Thieát bò trích
ly
Gia nhieọt
40 → 90oC 279430 - 1337 -
Thieát bò coâ đặc
Làm nguội
90 → 40oC - 279316 - 4455
Thieát bò saáy phun
Gia nhieọt
40 → 200oC 550257,6 - - -
Thiết bị tạo hạt
Gia nhieọt
70 →110oC 68724,4 - - -
Toồng 898412 279316 1337 4455
- Tính tổng lượng nước tiêu hao cho các phân xưởng trong1 ngày: 5792 kg
- Tổng lượng nhiệt cần cung cấp để gia nhiệt nước : Q
= 898412 (kJ)
- Tổng lượng nước cần cung cấp để gia nhiệt và làm nguội: Gn = 5792 kg
Bảng 5.2: Tổng kết chi phí cho hệ thống CIP trong 1 ngày:
Teân thieát bò Soá laàn
CIP/ngày Loại
Nướ c (m3)
Hôi (Kg)
Xuùt 60%
Acid 60%
(lít)
Thieát bò rang 2 II 1,6 650,12 - 3000
Thieát bò
xay(nghieàn)
2 II 1,6 650,12 - 3000
Thieát bò trích ly 2 I 1,8 1068,92 2000 3000
Thiết bị lọc 2 I 1,8 650,12 2000 3000
Thiết bị cô đặc 2 II 1,6 1068,92 - 3000
Thieát bò saáy phun 2 I 1,8 1068,92 2000 3000
Thiết bị tạo hạt 2 I 1,8 1068,92 2000 3000
Thiết bị trộn 2 II 0,5 650,12 - 1500
Bồn chứa cà phê xay
2 II 1,6 650,12 - 1500
Bồn chứa dịch cà phê lọc
2 II 1,6 650,12 - 1500
Toồng _ _ 15,7 8176,4 8000 25500