II. Nghiên cứu khía cạnh kỹ thuật của Dự án.
1 ngày tháng năm
Cam guyên liệu (tấn) 8 200 2400
Đường (kg) 186,72 4668 56016 Acid citric (kg) 1,4 35,01 420,12 Than hoạt tính (kg) 0,73 9,34 112,03 Enzym pectinase (kg) 4,44 111,04 1332,41 Chất bảo quản (kg) 2,19 54,69 656,26 Chất màu (kg) 0,656 16,406 196,872 Hương liệu (kg) 0,656 16,406 196,872 Số chai (chai) 4768 119200 1430400 Sản phẩm (lít) 4763,13 119078,15 1428937,78
Tính cân bằng vật chất quy trình sản xuất nước bưởi ép
Bảng 9: Tổng kết cân bằng vật chất cho 1 tấn nguyên liệu bưởi/h.
Quá trình Đơn vị Nguyên liệu vào Sản phẩm ra
Quá trình rửa
Quá trình lựa chọn và phân loại Quá trình ép Quá trình tách thịt quả Quá trình bài khí Quá trình tách vi sinh vật Quá trình tách chất đắng Quá trình phối trộn Quá trình chiết rót tấn tấn tấn tấn tấn tấn tấn tấn lít 1 0,995 0,94525 0,465072 0,441818 0,439609 0,437411 0,435224 480,645043 0,995 0,94525 0,465072 0,441818 0,439609 0,437411 0,435224 0,504315 475,838593
Như vậy, với 1 tấn nguyên liệu bưởi/h thì cần: Khối lượng đường cần là 19,73kg. Khối lượng acid citric cần là 147,98g. Khối lượng than hoạt tính cần là 39,46g. Khối lượng nước cần là 51,83kg. Hàm lượng enzym pectinase cần là 441,82g. Hàm lượng chất bảo quản cần là 217,61g. Hàm lượng chất màu cần là 65,28g. Hàm lượng hương liệu cần là 65,28g. Với dung tích 1000ml (chai có đường kính 70mm, chiều cao 270mm), số chai cần là 476 chai.
Tổng nguyên liệu, sản phẩm
Trong một ngày, nhà máy tiến hành sản xuất 8 giờ. Trong 1 tháng, 4 ngày nghỉ cho công nhân, 1 ngày bảo trì thiết bị, còn 25 ngày sản xuất. Trong 1 năm, có 300 ngày sản xuất.
Nguyên liệu (taán) 8 200 2400 Đường(kg) 157,84 3946 47352 Acid citric (kg) 1,18 29,6 355,15 Than hoạt tính (kg) 0,32 7,9 94,7 Enzym pectinase (kg) 3,54 88,36 1060,37 Chất bảo quản (kg) 1,74 43,52 522,27 Màu (kg) 0,522 13,057 156,681 Hương liệu(kg) 0,522 13,057 156,681 Số chai (chai) 3808 95200 1142400
Thuyết minh quy trình công nghệ
1.Rửa
Loại bỏ các tạp chất cơ học (bụi, đất…), các hóa chất (thuốc trừ sâu, thuốc bảo vệ thực vật…) và làm giảm hàm lượng vi sinh vật có trên bề mặt quả nguyên liệu.
2.Cắt cuống, lựa chọn
Chuẩn bị cho quá trình cắt gọt, nhằm loại các quả không đủ qui cách: dứa quá chín, dập do quá trình rửa… Cắt 2 đầu, đột lõi, gọt vỏ. Đầu ra của công đoạn này là thân trái hình trụ không còn lõi. Loại bỏ các thành phần có giá trị dinh dưỡng kém hay gây ảnh hưởng xấu tới chất lượng cảm quan của sản phẩm cuối cùng. Xử lý sơ bộ nguyên liệu, khai thác những phần sử dụng được.
3.Thái khoanh :Tạo hình dạng đặc trưng cho sản phẩm: là những khoanh tròn. Tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình xếp hộp được dễ dàng, giảm thời gian thanh trùng.
4.Phân loại, rửa : Loại các khoanh bị dập, các miếng vụn, hạt và các tạp chất khác. Kiểm tra, phát hiện sự cố ở máy cắt gọt. Lựa chọn các khoanh nguyên vẹn, tròn đều để làm sản phẩm dứa khoanh đóng hộp. Khoanh vỡ, không tròn đều đem cắt thành 4 – 6 miếng để đóng hộp dứa rẽ quạt, hoặc cắt nhỏ để đóng hộp dứa miếng nhỏ. Làm sạch dứa trước khi cho vào hộp: dứa qua nhiều quá trình cắt, gọt, đột lõi, cắt khoanh làm cho dứa bị nhiễm bẩn từ thiết bị, môi trường, cáon người (do có 1 số máy bán tự động cáon người trực tiếp đưa nguyên liệu, thu sản phẩm…). Chuẩn bị cho quá trình xếp hộp được dễ dàng, sản phẩm đồng nhất.
5.Chần
Loại bỏ phần không khí có trong các gian bào của thịt quả để tránh gây ảnh hưởng tới thành phần hóa học cũng như tránh hư hỏng và giảm chất lượng sản phẩm trong thời gian bảo quản. Làm mất hoạt tính của các enzym, giúp nhanh chóng ổn định màu sắc của sản phẩm.
Điều kiện tiến hành :Nhiệt độ 85 – 90oC. o Thời gian 1 – 2 phút. Trong quá trình chần, để tránh tổn thất chất khô, ta dùng giải pháp hồi lưu dòng nước chần.
6.Xếp hộp
Mục đích của giai đoạn này là tạo ra sản phẩm có hình dáng, bao bì thích hợp cho người sử dụng.
7.Chuẩn bị dung dịch syrup đường nghịch đảo
Tăng nồng độ chất khô trong sản phẩm, làm cho syrup có vị ngọt cao, các đường đơn dễ thẩm thấu vào các khoanh dứa tạo nên hương vị hài hòa cho sản phẩm, tăng áp suất thẩm thấu trong dung dịch ức chế vi sinh vật, tiết kiệm nguyên liệu trong quá trình nấu.
Dung dịch nấu bao gồm: tinh thể đường sacácharose, nước, acid citric (0,3% – 0,5%) làm xúc tác cho phản ứng nghịch đảo đường, than hoạt tính.
Thông số kỹ thuật của quá trình nấu syrup: Nồng độ syrup cần nấu: 15%.
1.Nhiệt độ hỗn hợp đường và nước khi nấu: 85 – 90oC. 2. Thời gian nấu: 2,5 – 3 giờ.
3.Phương pháp nấu dung dịch syrup đường nghịch đảo bằng xúc tác acid citric, hàm lượng acid citric sử dụng thường xấp xỉ 750g/100kg đường.
Thiết bị nấu: hình trụ, đáy nón, có lớp vỏ áo để ổn định nhiệt độ nấu, có cánh khuấy, nắp phẳng. Để thu được syrup không màu và trong suốt, ta sẽ thực hiện đồng thời quá trình nghịch đảo đường và quá trình tẩy màu trong thiết bị nấu.
Thông số kỹ thuật của quá trình tẩy màu o Nhiệt độ: 70oC. Thời gian: 20 – 30 phút. Hàm lượng than hoạt tính sử dụng là 0,1% khối lượng so với dịch syrup.
Lọc syrup
Lọc nóng trong các thiết bị lọc khung bản để làm trong dịch đường và loại bỏ các tạp chất. Sử dụng bột trợ lọc trong quá trình tiến hành lọc.
Thông số kỹ thuật: nhiệt độ dịch suryp thực hiện quá trình lọc khoảng 80 – 85oC, áp lực của quá trình lọc 5 – 6at.
Thiết bị lọc khung bản: gồm các tấm khung bản ghép lại với nhau, dịch lọc đi qua vải lọc ra ngoài còn bã lọc theo các rãnh thoát ra ngoài.
8.Rót dịch
Tránh hiện tượng nhiễm trong quá trình rót. Có thể tiêu diệt một số vi sinh vật, vô hoạt các emzym có trong sản phẩm. Làm giảm một lượng khí trong bao bì để tránh hiện tượng phồng hộp khi thanh trùng, hạn chế quá trình oxy hóa nguyên liệu do các khí gây ra, và đảm bảo cho màu sắc của nguyên liệu được ổn định. Tránh hiện tượng tăng áp suất trong hộp khi thanh trùng. Đảm bảo truyền nhiệt tốt trong quá trình thanh trùng.
Đuổi khí, tránh các hiện tượng gây hư hỏng thực phẩm như: quá trình oxy hóa làm giảm và biến đổi các chất dinh dưỡng trong sản phẩm, tránh hiện tượng ăn mòn hộp kim loại, hạn chế sự phát triển của vi sinh vật hiếu khí (tạo môi trường yếm khí).
Nhiệt độ dung dịch suryp trong quá trình chiết rót: 80 – 85oC.
9.Ghép nắp :Tạo môi trường kín cách ly hoàn toàn sản phẩm với môi trường bên ngoài. Chống lại sự xâm nhập của các yếu tố từ bên ngoài vào có thể làm hư hỏng sản phẩm.
Đảm bảo chất lượng sản phẩm trong suốt thời gian bảo quản. 10.Thanh trùng
Đình chỉ hoạt động enzym và tiêu diệt vi sinh vật gây bệnh. Tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình khuếch tán đường vào trong các khoanh dứa, tạo nên sản phẩm có sự đồng nhất giữa phần dịch rót và phần thịt quả. Sản phẩm dứa khoanh nước đường có pH < 4,5 nên ta chọn chế độ thanh trùng với nhiệt độ nhỏ hơn 100oC. Để đảm bảo khả năng truyền nhiệt tốt và quá trình thanh trùng đạt hiệu quả, ta chọn nhiệt độ tác nhân gia nhiệt là 110oC.
Quá trình thanh trùng được thực hiện qua 3 giai đoạn: Giai đoạn gia nhiệt đến 100oC: thời gian 15 phút.
Giai đoạn giữ nhiệt ở 100oC: thời gian 20 phút. Giai đoạn làm nguội: thời gian 25 phút.
11.Dán nhãn :Hoàn thiện sản phẩm, tăng giá trị cảm quan.
12.Bảo ôn :Ổn định các hợp phần của sản phẩm: đạt trạng thái cân bằng về hương vị và màu sắc. Phát hiện sớm hư hỏng: đánh giá hiệu quả thanh trùng. Với thông số kỹ thuật:
Nhiệt độ: 37 – 42oC. o Thời gian: 36 – 48 giờ.
Cân bằng vật chất của quá trình sản xuất đồ hộp dứa ngâm đường
Bảng 10: Tổng kết cân bằng vật chất cho1 tấn nguyên liệu dứa/h.
Quá trình Đơn vị Nguyên liệu vào Sản phẩm ra
Quá trình rửa
Quá trình cắt cuống, lựa chọn Quá trình cắt gọt
Quá trình thái khoanh Quá trình phân loại, rửa Quá trình chần
Quá trình xếp hộp
Quá trình bài khí, ghép nắp Quá trình thanh trùng Quá trình bảo ôn
tấn tấn tấn tấn tấn tấn tấn tấn tấn tấn 1 0,995 0,9154 0,64078 0,608741 0,59657 0,993283 0,973418 0,944215 0,915889 0,995 0,9154 0,64078 0,608741 0,59657 0,59597 0,973418 0,944215 0,915889 0,888412 Như vậy, với 1 tấn nguyên liệu dứa/h thì cần:
1.Khối lượng đường cần là 56,73kg. 2. Khối lượng acid citric cần là 425,5g. 3.Khối lượng than hoạt tính cần là 397,32g. 4.Khối lượng nước cần là 357,62kg.
5.Khối lượng chất bảo quản cần là 595,97g. 6. Lượng chất màu cần là 59,59g.
8.Số hộp cần là 1325 hộp. o Số nắp cần là 1325 nắp. o Số hộp tổn thất là 146 hộp.
Tổng nguyên liệu, sản phẩm
Trong m t ngày, nhà máy ti n hành s n xu t 8 gi . Trong 1 tháng, 4 ngày nghộ ế ả ấ ờ ỉ
cho công nhân, 1 ngày b o trì thi t b , còn 25 ngày s n xu t. Trong 1 n m, có 300ả ế ị ả ấ ă
ngày s n xu t.ả ấ
1 ngày 1 tháng 1 năm
Dứa nguyên liệu (tấn) 8 200 2400
Đường (kg) 453,84 11346 136152 Acid citric (kg) 3,41 85,1 1021,2 Than hoạt tính (kg) 3,18 79,47 953,57 Chất bảo quản (kg) 4,77 119,2 1430,33 Chất màu (kg) 0,477 11,92 143,035 Hương liệu (kg) 0,477 11,919 143,035 Số hộp cần (hộp) 10600 265000 3180000 Số nắp cần (nắp) 10600 265000 3180000 Số hộp thất thoát (hộp) 1168 29200 350400 4.2 Lựa chọn thiết bị
4.2.1 Lựa chọn thiết bị của quá trình sản xuất nước cam, nước bưởi - Rửa (đối với sản xuất cam, bưởi)
Thiết bị: máy rửa chấn động.
Thông số kỹ thuật : Năng suất: 2,2 – 2,5 tấn/h. Công suất động cơ: 3 – 3,5kW. Ap lực nước từ các vòi phun: 2 – 3at. Chiều dài: 5 – 6m. Chiều rộng: 1,2 – 1,5m. Vận tốc băng tải: 0,14 – 0,15m/s.
- Lựa chọn (đối với sản xuất nước cam)
Cam được di chuyển trên băng tải, công nhân được bố trí hai bên băng tải để thực hiện quá trình kiểm tra, loại bỏ những quả cam chưa đạt yêu cầu: quả bị dập, quả hư hỏng… Nguyên liệu phải được dàn mỏng trên băng tải thì kiểm tra đạt hiệu quả cao.
Thông số kỹ thuật: Định mức kỹ thuật một người kiểm tra 250kg cam nguyên liệu/h. Vận tốc băng tải: 0,005 – 0,01m/s. Chiều rộng băng tải: 0,8 – 0,9m. Chiều dài băng tải: 10m. Công suất động cơ: 2 – 2,5kW. Lượng công nhân sử dụng: 6 người. Số lượng thiết bị cần dùng: 1 thiết bị.
- Sơ chế bưởi (đối với sản xuất bưởi)
Phương pháp thực hiện: sơ chế bằng phương pháp thủ công.
Bưởi được di chuyển trên băng tải, công nhân được bố trí hai bên băng tải để thực hiện quá trình sơ chế bưởi, tiến hành cắt gọt vỏ xanh và một phần cùi trắng. Bưởi sau khi sơ chế được băng tải vận chuyển đến thiết bị phân loại theo kích thước.
Thông số kỹ thuật: Định mức kỹ thuật một người sơ chế 30kg bưởi nguyên liệu/h. Vận tốc băng tải: 0,001 – 0,002m/s. Chiều rộng băng tải: 0,8 – 0,9m. Chiều dài băng tải: 10m. Công suất động cơ: 3 – 4kW. Lượng công nhân sử dụng: 40 người.
Số lượng thiết bị cần dùng: 2 thiết bị.
- Phân loại (đối với sản xuất cam, bưởi)
Thiết bị: hệ thống phân loại theo kích thước của Brown, model 5500. Thông số kỹ thuật Năng suất: 2,5 – 3 tấn nguyên liệu/h. Công suất động cơ: 3kW. Chiều dài thiết bị: 7 – 7,5m. Chiều rộng thiết bị: 1 – 1,2m. Chiều cao: 2,5m.
Số lượng :1 tb.
- Ép (đối với sản xuất cam, bưởi)
Thiết bị: hệ thống ép Brown, model 760.
Thông số kỹ thuật : Hệ thống thiết bị ép gồm 2 máy tương ứng 2 loại kích thước nguyên liệu đối với cam 50 – 60mm, 60 – 70mm; đối với bưởi 130 – 140mm,140 – 150mm. Năng suất hệ thống: 2 – 3 tấn nguyên liệu/h. Ap lực khí: 8,4 – 10,5bar. Chiều dài: 2,4 – 2,5m. Chiều rộng: 1 – 1,2m. Chiều cao: 2 – 2,2m. Công suất động cơ: 2 – 2,25kW.
- Lọc (đối với sản xuất cam, bưởi)
Thiết bị: hệ thống lọc dưới tác dụng lực ly tâm Brown, model 3900. Thông số kỹ thuật: Năng suất: 1,5 tấn/h. Tốc độ quay của trục: 270rpm. Chiều dài: 1,9 – 2m. Chiều rộng: 0,7 – 0,8m. Chiều cao: 1 – 1,2m. Công suất động cơ: 3 – 3,25kW.
Số lượng thiết bị cần dùng: 2 thiết bị. - Bài khí (đối với sản xuất cam, bưởi)
Thiết bị: hệ thống bài khí model ZT – 3, kết hợp hai yếu tố nhiệt độ và áp lực chân không.
Thông số kỹ thuật o Năng suất nhập liệu: 3000l/h. o Công suất động cơ: 6,2kW. Chiều cao thiết bị: 3,14m. Chiều dài thiết bị: 1,185m. Chiều rộng thiết bị: 0,8m. Áp lực chân không: 0,064 – 0,087Mpa.
Số lượng thiết bị cần dùng: 1 thiết bị.
- Tách vi sinh vật (đối với sản xuất cam, bưởi)
Thiết bị: tách vi sinh vật bằng hệ thống màng membrane model SUPER – CÁOR® XL PLUS MFK – 617 – CNO của Koch.
Thông số kỹ thuật Diện tích membrane: 5,1m2. Áp suất vận hành lớn nhất: 6,2bar. Nhiệt độ vận hành: 49oC. Áp suất dòng retentate nhỏ nhất: 0,7bar. Áp suất dòng permeate lớn nhất: 0,2bar. Hệ thống màng membrane gồm 8 cột SUPER – CÁOR® XL PLUS MFK – 617 – CNO Năng suất hệ thống: 1m3/h. Chiều dài: 2,4 – 2,5m. Chiều rộng: 0,5m. hiều cao: 4 – 4,2m. Công suất động cơ: 5kW.
Số lượng thiết bị cần dùng: 2 thiết bị.
- Tách chất đắng (đối với sản xuất cam, bưởi) Tách phân tử có kích thước trong khoảng 0,1 – 1ìm
Thiết bị: tách phân tử có kích thước trong khoảng 0,1 – 1ìm bằng hệ thống màng membrane model SUPER – CÁOR® XL PLUS HFM – 513 – CNO của Koch.
Nguyên tắc hoạt động :Dịch quả qua hệ thống thiết bị lọc UF, tách làm hai dòng: thịt quả trên màng, dòng dịch qua màng.
Thông số kỹ thuật Diện tích membrane: 5,1m2. Áp suất vận hành lớn nhất: 6,2bar. Nhiệt độ vận hành: 49oC. Áp suất dòng retentate nhỏ nhất: 0,7bar. Áp suất dòng permeate lớn nhất: 0,2bar.
Hệ thống màng membrane gồm 8 cột SUPER – CÁOR® XL PLUS HFM – 513 – CNO Năng suất hệ thống: 1m3/h. Chiều dài: 2,4 – 2,5m. Chiều rộng: 0,5m. o Chiều cao: 4 – 4,2m. Công suất động cơ: 5kW.
Số lượng thiết bị cần dùng: 2 thiết bị. - Tách chất đắng
Thiết bị: hệ thống trao đổi anion.
Thông số kỹ thuật: Năng suất nhập liệu: 1,5m3/h. Công suất động cơ: 2,25kW. Kích thước thiết bị: chiều cao 3m; đường kính 0,5m.
Số lượng thiết bị cần dùng: 3 thiết bị. - Phối trộn (đối với sản xuất cam, bưởi)
Thiết bị: hình trụ, đáy nón, có cánh khuấy, nắp phẳng.
Thông số kỹ thuật o Thể tích thiết bị: 0,6m3. o Kích thước thiết bị: chiều cao 1,2m; đường kính 0,75m. o Công suất động cơ: 0,75kW. Tốc độ quay của cánh khuấy: 30 – 35rpm.
Số lượng thiết bị cần dùng: 2 thiết bị. - Chiết rót (đối với sản xuất cam, bưởi)
Thiết bị: hệ thống chiết rót vô trùng model WFC – 5000 – 2, với bao bì plastic.
Thông số kỹ thuật Sản phẩm với dung tích 1000ml dịch quả. Công suất: 5000 chai/h. Kích thước thiết bị: chiều dài 2,5m; chiều rộng 1,5m; chiều cao 2,5m. Công suất động cơ: 3,13kW.
- Dán nhãn (đối với sản xuất cam, bưởi)
Thông số kỹ thuật: Công suất: 5000 chai/h. Kích thước thiết bị: chiều dài 1,8m; chiều rộng 0,7m; chiều cao 1,6m. Công suất động cơ: 0,5kW.
4.2.2. Lựa chọn thiết bị của quá trình sản xuất đồ hộp dứa ngâm đường - Rửa
Thiết bị: máy ngâm rửa xối tưới.
Thông số kỹ thuật :Yêu cầu nước rửa: trong các nhà máy đồ hộp, nước dùng để rửa tốn 0,7 – 1lít/kg nguyên liệu. Rửa xối: dùng tia nước phun (áp suất 2 – 3at) hay hoa sen để xối, dùng dòng nước chảy kéo chất bẩn sau khi ngâm, nước rửa phải lạnh và sạch. Năng suất: 1,5 – 2 tấn/h. Công suất: 3,75kW. Chiều dài: 4m. Chiều cao: 2m. Chiều rộng: 1,5m. Khối lượng: 1160kg.
- Cắt cuống, lựa chọn
Phương pháp thực hiện: lựa chọn bằng tay trên băng tải.
Thông số kỹ thuật: Định mức kỹ thuật một người sơ chế 120kg dứa nguyên liệu/h. Chiều rộng băng tải: 0,8 – 0,9m. Chiều dài băng tải: 10m. Vận tốc băng tải: 0,004 – 0,007m/s. Công suất động cơ: 2 – 2,5kW. o Lượng công nhân sử dụng: 10 người.
- Cắt gọt
Thiết bị: máy cắt đầu, gọt vỏ và đột lõi dứa FCPM – 80 của Thái Lan. Thông số kỹ thuật : Đường kính ngoài của quả gọt: 94,5; 83; 80; 73 hoặc 60mm. Đường kính lõi đột: 38, 30, 28 hoặc 25mm. Công suất động cơ: