6.1 Tính toán nước:
Nước sử dụng trong nhà máy gồm nước công nghệ và nước phi công nghệ.
Nước công nghệ gồm:
- Nước dùng cho các quá trình rửa nguyên liệu, quá trình ngâm pectin.
- Nước dùng cho quá trình rửa hũ thủy tỉnh.
- Nước vệ sinh cho thiết bị: băng tải lựa chọn, băng tải gọt vỏ, thiết bị nghiên, thiết bị
đóng thùng, thiết bị dán nhãn, băng tải vận chuyên.
- Chế độ vệ sinh cho thiết bị: thiết bị phối trộn, thiết bị ngâm pectin, bồn trung gian, thiết bị rót hũ
Nước phi công nghệ bao gồm sinh hoạt cho công nhân.
6.1.1 Nước công nghệ:
Nước cho quá trình sản xuất:
> Hửa nguyên liệu:
Vise ria = Vande ngam + nước phun Vauwse ngam= LX WxXHxNxm Trong do:
- L: Chiéu dai thiét bi, 3m - W: Chiéu réng thiét bi, 1.1m - H: Chiều cao thiết bi, 0.9m - N: Hé sé lap day, N = 0.8
- m: Số lần thay nước, m = 2
— Vnwc ngàm = 3 X 1.1 x 0.9 x 0.8 x2 = 4.75 m°
Cho Vause phun = 10% Vausengam = 10% x 4.75 = 0.48 m
Thẻ tích nước rửa nguyên liệu cho I ca: Vnước rửa = 4.75 + 0.48 = 5.23 m°
—> Thể tích nước rửa nguyên liệu trong 1 ngày: Vnước rửa = 5.23 x 3 = 15.69 m°
> Nước Sử dụng trong quá trình ngâm pectin:
- Khối lượng pectin sử dụng trong 1 ngày: 58 kg - Tỉ lệ phối trộn pectin : nước = 1:19
- Ti trong nuéc tai 70°C: 977.81 []
Trang 47
> Khéi luong nuéc str dung ngém pectin trong | ngay: Vauec ngâm —= 1.13 m°
Tổng lượng nước sử dụng cho quá trình sản xuất: 16.82 m3 Nước rửa hũ thủy tỉnh:
Bang 6.1: Quá trinh rea ha they tinh Qua trinh Nhiét d (°C) | Thai gian (phứt) Rửa băng nước 30 8 Rửa băng nước 50 8
Rửa băng NaOH 1.53 60 10
Rửa băng nước 50 8 Rửa băng nước 30 8
> Thông sô kỹ thuật đường ông vận chuyên nước:
- Ông được làm bằng thép mạ kẽm.
- Đường kính ngoài: 42.2 mm - Đường kính trong: 38 mm
- Vận tốc dòng chảy trong ống: w = 1.5 m/s
- Lưu lượng dũng chảy trong ống: G = ứ ơ-. x == = 0.0017 m3/s
> Quá trình rửa bảng nước 50°C:
Thẻ tích nước sử dụng: V„„¿c = GX t x 2 = 0.0017 x 8 x 60 x 2 = 1.632 m°
> Quá trình rửa băng kiềm 1.5% ở 60°C:
Thẻ tích kiểm sử dụng: VNaon = G x t = 0.0017 x 10 x 60 = 1.02 m3
Sử dụng dung dịch NaOH lỏng nồng độ 40%.
Lượng nước cần pha dung dịch:
Vzwứe pha = 1.02 eo 0.98 m3
Tổng lượng nước sử dụng cho quá trình rửa hũ thủy tinh: 2.61 m°
Nước vệ sinh cho thiết bị: sử dụng nước thường đề vệ sinh.
Lượng nước sử dụng, V (m°):
V=GxnxT Trong đó:
- G: lưu lượng nước vận chuyên trong óng, m3/s. G = 0,0017 m3/s = 0,102 m3/phút - n: số lượng thiết bị
Trang 48
- T: thời gian cấp nước vệ sinh, phút
Bang 6.2: Luong medc sir dung vé sinh cho thiét bi.
Thiết bị Tân suất | Số lượng | Thời gian vệ | Thể tích nước trong
iet bi . . ,
vé sinh thiết bi sinh, phut một ngày, m°
Băng tải lựa `
° 1 lan/ ngay 1 5 1.02
chọn
Băng tải gọt ;
3 lan/ ngay 1 10 3.06 vo
Nghiên | 3 lan/ ngay 1 10 3.06
Băng tải vận `
5 ; 1 lan/ ngay 1 10 3.06 chuyén
Tổng lượng nước vệ sinh thiêt bị 10.2
Tổng lượng nước vệ sinh thiết bị: 10.2 mŠ Chế độ CIP cho thiết bị:
Quá trình CIP cho thiết bị: thiết bị phdi trộn, thiết bị ngâm pectin, bồn trung gian, thiết
bị rót hũ.
Chon ché dé CIP:
- Rửa bảng nước nóng ở 60°G.
- Rửa bảng dung dịch NaOH 1.5% ở 70°G.
- Tráng rửa kiềm bằng nước nóng ở 60°G.
- Rửa và làm nguội bằng nước thường.
Đối với thiết bị phối trộn, thiết bị ngâm pectin, bồn trung gian sau phối trộn:
- Rửa bằng nước nóng ở 60°C trong 5 phút.
- Rwa bang dung dịch NaOH 1.5% ở 70°C trong 5 phút - Tráng rửa kiềm bằng nước nóng ở 60°C trong 5 phút.
- Rửa và làm nguội bằng nước thường trong 3 phút.
Đối với thiết bị chiết rót, bồn trung gian sau nghiền:
- Rửa bằng nước nóng ở 60°C trong 3 phút.
- Rwa bang dung dịch NaOH 1.5% ở 70°C trong 3 phút - Tráng rửa kiềm bằng nước nóng ở 60°C trong 5 phút.
- Rửa và làm nguội bằng nước thường trong 3 phút.
Trang 49
Bang 6.3: Ché dé CIP cho thiết bi.
Thiết bị Tân suất | lượng | Nước 6020, | NaOH Nước
vệ sinh mề 1.5%, m° 30°G, m°
Ngam pectin | 9 lan/ ngay 1 1.224 0.51 0.306
Phôi trộn 9 lân/ ngày 1 1.224 0.51 0.306
Bon trung gian
- Sau nghiền | 3 lần/ ngày 1 0.816 0.306 0.306
- Sau phối trộn 3 làn/ ngày 1 1.224 0.51 0.306
Chiêt rót 1 lân/ ngày 1 0.816 0.306 0.306
Tông lượng dung dich vé sinh thiét bj} 4.354 2.142 1.53
Thé tich kiem sw dung: Vnaon = 2.142 m
Sử dụng dung dịch NaOH lỏng nồng độ 40%.
Lượng nước cần pha dung dịch:
Vauc pha = 2.142 “O22 = 2,06 mô
Tổng lượng nước vệ sinh thiết bị: 7.94 mŠ
Tổng lượng nước công nghệ sử dụng cho một ngày: Voang ngu¿= 37.57 m3 6.1.2 Nước phi công nghệ:
Là nước dùng cho các hoạt động sinh hoạt của công nhân.
- Tiêu chuản cáp nước cho một công nhân/ngày: 0.01 m°
- Số lượng công nhân làm việc trong nhà máy trong một ngày: 60 người Lượng nước sinh hoạt cần cung cấp trong một ngày:
Vsinh hoat = 0.01 x 60 = 0.6 mŠ
> Tông lượng nước phân xưởng sử dụng trong một ngày:
V = Veong nghệ + Vsinh hoat = 37.57 + 0.6 = 38.17 mổ 6.2 Tính toán năng lượng hơi:
> Nhiệt dung riêng của thực phẩm với nhiều thành phản có dạng như sau:
3¡ Xi Cp¡ , kJ/kgK
Trong đó
- X¡: phần khói lượng của thành phần i
- Cpi: nhiệt dung riêng của thành phan i (J/kg.°C)
Trang 50
Nhiét dung riéng cua cac thanh phan trong thực phâm được tính như sau:
- Óp nước = 4176,2 - 0,0909 x t— 5,473 x 103 x t2, J/kg.°C (t từ 0° dén 150°C) - Cp cacbohydrate = 1548,8 + 1,9625 x t — 5,9399 x 10° x t?, J/kg.°G (t từ -40° đến 150°C)
- Cp protein = 2008,2 + 1,2089 x t — 1,3129 x 10° x t?, J/kg.°C (t tir -40° dén 150°C) - Cp lipid = 1984,2 + 1,4373 x t— 4,8008 x 10° x t?, J/kg.°C (t tir -40° dén 150°C) - Cp tro = 1092,6 + 1,8896 x t — 3,6817 x 10° x t?, J/kg.°C (t từ -40° đến 150°C)
> Nhiệt lượng cần cung cáp cho quá trình gia nhiệt được tính theo công thức:
Q=mM x Cp x (tsau — tau), kd Trong do:
- m: khói lượng nguyên liệu can gia nhiét, kg - Cp: nhiét dung riêng của nguyên liệu, kJ/kg. °C - tsau: nhiệt độ đầu ra của nguyên liệu, °C - taau: nhiệt độ đầu vào của nguyên liệu, °C
> Lượng hơi đốt càn cung cấp:
11x@
H= 0.9xr’ kg Trong do:
- 1,1: t6n that nhiệt ra môi trường ngoài 10%
- 0,9: lượng hơi ngưng 90%
- Chọn tác nhân gia nhiệt là hơi nước, áp suất hơi 3 at. Ân nhiệt hóa hơi của nước tại 3 at là r = 2171 kJ/kg
> Thiết bị sử dụng hơi: thiết bị phối trộn, thiết bị ngâm pectin, bỏn trung gian chứa hỗn hợp sau phối trộn, rửa hũ thủy tỉnh
6.2.1 Quá trình ngâm petin:
- Khối lượng đầu vào quá trình ngâm pectin: m = 1198.73 kg
- Nhiệt dung riêng của hỗn hợp pectin được xem bảng nhiệt dung riêng của nước 30°G:
Cp = 4.13 kJ/kg.°C
- Nhiệt độ đầu ra nguyên liệu: tsau = 60°C - Nhiệt độ đầu vào nguyên liệu: tuàu = 30°C Nhiệt lượng cần cung cấp cho quá trình gia nhiệt:
Trang 51
Qgia nhist = MX Cp X (tsau — teu) = 1198.73 x 4.13 x (60 — 30) = 148522.65 kJ
Chọn nhiệt lượng cản cung cap cho quá trình giữ nhiệt bằng 10% nhiệt lượng để gia
nhiệt.
Qgz nhật = 10% gia nhiạ = 10% X 148522.65 = 14852.26 kJ
> Téng nhiệt lượng cân cung cấp cho toàn bộ quá trình ngâm pectin:
Qi = Qgia nhiat + Qgit nhiat = 148522.65 + 14852.26 = 163374.91 kJ Luong hoi can cung cap:
1.1 X 163374.91
Hi = ————_— = 91.98 kg
0.9 xX 2171
6.2.2 Quá trình phối trộn:
Bảng 6.4: Nhiệt dung riêng c¿a thành phần hổn hợp phối trộn
Hàm lượng các thành phản trong hỗn | Nhiệt dung riêng tại
hợp 30°C
(% khối lượng) (kJ/kg.°C)
Nước 31.16 4.17
Carbohydrate 66.61 1.6
Protein 1.9 2.04
Lipid 0.33 2.02
— Nhiệt dung riêng của hỗn hợp phối trộn: 2.41 kJ/kg.°G - Khối lượng đầu vào quá trình phối trộn: m = 6912.56 kg
- Nhiệt dung riêng của hỗn hợp phối tron: Cp = 2.41 kJ/kg.°C
- Nhiệt độ đầu ra nguyên liệu: tsau= 70°C - Nhiệt độ đầu vào nguyên liệu: tuà = 30°C Nhiệt lượng cần cung cấp cho quá trình gia nhiệt:
Qgia nhật = MX Cp X (tsau — tau) = 6912.56 x 2.41 x (70 - 30) = 666370.78 k.J
Chọn nhiệt lượng cản cung cap cho quá trình giữ nhiệt bằng 10% nhiệt lượng để gia
nhiệt.
Qgiz nhạt = 1O% Qựia nhạ = 10% x 666370.78 = 66637.08 kJ
— Tổng nhiệt lượng cân cung cấp cho toàn bộ quá trình phối trộn:
Qe = Qgia nhiệt + Qgiz nhiạ = 666370.78 + 66637.08 = 733007.86 kJ Lượng hơi cản cung cấp:
Trang 52
1.1 X733007.86
Ho = —————— = 412.67 kg
0.9 X 2171
6.2.3 Quá trình rửa hũ thủy tỉnh:
Bang 6.5: Nhiét eng cung cap cho qua trinh ria hai thy tinh
Qua trinh Nhiệt độ The tich dung dich | Nhiệt lượng cung
(°C) rửa (m3) cap (kJ)
Rửa băng nước 50 0.816 67401.6
Rửa băng NaOH 1.53 60 1.02 138131.46
Rửa băng nước 50 0.816 67401.6
Tông 604256.16
Lượng hơi cân cung cap:
1.1 X 604256.16
Hạ= —————= 340.18 kg 0.9 x 2171 6.2.4 Qua trinh CIP:
Quá trình vệ sinh cho thiết bị: thiết bị phối trộn, thiết bị ngâm pectin, bén trung gian, thiết bị rót hũ.
Chọn ché độ vệ sinh:
- Rửa bằng nước nóng 6 60°C.
- Rửa bảng dung dịch NaOH 1.5% ở 70°G.
- Tráng rửa kiềm bằng nước nóng ở 60°G.
- Rửa và làm nguội bằng nước thường.
Thiết bị phối trộn, thiết bị ngâm pectin, bồn trung gian sau phái trộn:
- Rửa bằng nước nóng ở 60°C trong 5 phút.
- Rwa bang dung dịch NaOH 1.5% ở 70°C trong 5 phút - Tráng rửa kiềm bằng nước nóng ở 60°C trong 5 phút.
- Rửa và làm nguội bằng nước thường trong 3 phút.
> Quá trình rửa nước nóng 60°C:
Thẻ tớch nước sử dụng: Vawc ứooc = 0.714 mŠ Nhiệt lượng cần cung cấp đề gia nhiệt nước:
Quuse 600c = 0.714 x 1000 x 4.13 x (60 — 30) = 88464.6 kJ
> Quá trình rửa bằng kiềm 1.5% ở 709G:
Thê tích kiềm sử dụng: Vw¿m zooc = G x t = 0.0017 x 5 x 60 = 0.51 m3
Trang 53
Nhiệt lượng cần cung cấp đề gia nhiệt kiém: (pnaox 15% 30°c = 1011 kg/m, Cp naon 1,5% =
4,1 kJ/kg. °C)
Qki&m zooc = 0.51 X 1101 x 4.1 x (70 — 30) = 92087.64 kJ
> Quá trình tráng rửa bằng nước nóng 60°C:
Thê tích nước sử dụng: V„„c sooc = G x t = 0.0017 x 5 x 60 = 0.51 m?
Nhiệt lượng cần cung cấp đề gia nhiệt nước:
Quuse 600c = 0.51 x 1000 x 4.13 x (60 — 30) = 63189 kJ
Tổng nhiệt lượng cung cáp cho hệ thống vệ sinh thiết bị phối trộn và bồn trung gian sau phối trộn:
Q táng ¡ = (88464.6 + 92087.64 + 63189) x 2 = 487482.48 kJ
Thiết bị chiết rót, bồn trung gian sau nghiền:
- Rửa bằng nước nóng ở 60°C trong 3 phút.
- Rwa bang dung dịch NaOH 1.5% ở 70°C trong 3 phút - Tráng rửa kiềm bằng nước nóng ở 60°C trong 5 phút.
- Rửa và làm nguội bằng nước thường trong 3 phút.
> Quá trình rửa nước nóng 60°C:
Thờ tớch nước sử dụng: Vawứ sooc = G Xt = 0.0017 x 3 x 60 = 0.306 mŠ Nhiệt lượng cần cung cấp đề gia nhiệt nước:
Quuse 600c = 0.306 x 1000 x 4.13 x (60 — 30) = 37913.4 kJ
> Quá trình rửa bằng kiềm 1.5% ở 709G:
Thê tích kiềm sử dụng: Vkèm zooc = G x† = 0.0017 x 3 x 60 = 0.306 m°
Nhiệt lượng cần cung cấp đề gia nhiệt kiềm: (pxaon 1,5% ,3o°c = 1011 kg/mmệ, p NaOH 1,5% =
4,1 kJ/kg. °C)
Qkiam 700c = 0.306 x 1101 x 4.1 x (70 — 30) = 55252.584 kJ
> Quá trình tráng rửa bằng nước nóng 60°C:
Thê tích nước sử dụng: V„„c sooc = G X t = 0.0017 x 5 x 60 =0.51 m°
Nhiệt lượng cần cung cấp đề gia nhiệt nước:
Quuse 600c = 0.51 x 1000 x 4.13 x (60 — 30) = 63189 kJ
Tổng nhiệt lượng cung cáp cho hệ thống vệ sinh thiết bị phối trộn và bồn trung gian sau phối trộn:
Q táng 2 = (87913.4 + 55252.584 + 63189) x 2 = 312709.97 kJ
Trang 54
> Téng nhiệt lượng cung cáp cho quá trình vệ sinh:
Qs = 487482.48 x 3 + 312709.97 x 3 = 2400577.35 kJ Luong hoi can cung cap:
1.1 x 2400577.35
Hs = ————~ 1351.47 kg 0.9 x 2171
Bảng 6.6: Tổng kếi năng lượng hơi sử dụng cho các quá trình trong mót ngày
n Nhiệt lượng (k.) Lượng hơi (kg)
trộn Hửa hũ thủy tỉnh
Vệ sinh T 6.3 Tính toán điện:
6.3.1 Điện động lực:
THIẾT bị Công suất Số Thời gian hoạt Điện năng tiêu
(kW) lượng động (h) thu (kWh)
Lựa chọn 0.75 kW 1 7h30° 5.63
Rửa 1.75 KW 1 8h 14
Lột vỏ 0.75 kW 1 9h45’ 7.31
Nghién 4 kW 1 9h 36
Ngam 2 kW 1 9h 18
Phối trộn 4 kW 1 5h15° 21
Chiết rót 3.5 kW 1 12h45° 44.63
Dong nap 2.3 kW 1 12h45” 29.33
Dán nhãn 2kW 1 12h45’ 25.5
Đóng thùng 1kW 1 12h45° 12.75
Bỏn trung gian
- Sau nghiền 3 kW 1 9h 27
- Sau phối trộn 2kW 1 12h45° 25.5
Trang 55
Thiết bị rửa hũ 6kW 1 4h30” 27
thủy tinh
Băng tải vận Tkw 1 9h45” 9.75
chuyên
Tông điện năng tiêu thụ 303.4
6.3.2 Điện sinh hoạt, phụ trợ:
Điện sinh hoạt sử dụng cho mục đích chiếu sáng, quạt,... và điện phụ trợ sử dụng cho các thiết bị bơm,... lấy bằng 15% điện động lực.
sinh hoạt, phụ trợ = 15% Aaiện động lục = 15% X 303.4 = 45.51 kWh Tông điện năng tiêu thụ trong một ngày của phân xưởng:
A = Aaién dong lực + Äsinh hoạt, phụ trọ = 303.4 + 45.51 = 348.91 kWh 6.4 Tính toán năng lượng lạnh cho quá trình tạo đông:
Kích thước kho tạo đông: lŨm x 5m x 5m.
Nhiệt độ kho tao déng: 15°C
Thể tích kho tạo đông: V = 10 x 5 x 5 =250 mồ
Khói lượng riêng không khí tại 15°C: dụ = 1.225 kg/m?
Khối lượng không khí trong kho: mụx = dụ x V = 1.225 x 250 = 306.25 kg.
Enthalpy không khí bên ngoài kho (độ âm 85%, nhiệt độ 30°C): ing = 90 kJ/kg.
Enthalpy không khí bên trong kho (độ âm 85%, nhiệt độ 15°C): itr = 53 kJ/kg.
Lượng nhiệt cản cung cấp đẻ làm lạnh không khí:
Qkk = Mx X (ing — itr) = 306.25 x (90 — 53) = 11331.25 kJ.
Lượng nhiệt cần cung cấp đề làm lạnh sản phẩm:
Qsp = Msp X Cop X (tz— fs) = 6000 x 2.45 x (30 - 15) = 220500 k.J
Giả sử lượng nhiệt lạnh tôn thất do truyền vào bao bì, tường, công nhân ra vào là
10%.
Tổng nhiệt lạnh cần cung cấp:
Qtao dang = 1.1 X (Qkk + Qsp) = 1.1 X (11331.25 + 220500) = 255014.375 kJ.
Trang 56