Đề tài Thiết kế nhà máy nước giải khát lên men với năng suất 32 triệu lít/năm

6 giờ đến 14 giờ. + Ca 2: Từ 14 giờ đến 22 giờ. + Ca 3: Từ 22 giờ đến 6 giờ ngày hôm sau. - Hành chính làm việc 8 giờ/ngày. + Sáng: Từ 7 giờ đến 11 giờ 30. + Chiều: Từ 13 giờ 30 đến 17 giờ. GIÁM ĐỐC PGĐ KỸ THUẬT PGĐ KINH DOANH Phòng KCS Phòng kế toán tài vụ Phòng kế hoạch Phòng marketing Phòng tổ chức hành chính Phòng lao động tiền lương Phòng đời sống Phòng y tế, bảo vệ Phòng kỹ thuật sản xuất Phân xưởng chiết rót Phân xưởng Công nghệ Phân xưởng cơ điện-động lực Kho ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -66- GVHD: ThS. Phan Thị Bích Ngọc Thiết kế nhà máy nước giải khát lên men SVTH: Nguyễn Thị Sáng_Lớp 07H2LT 6.1.2.2. Tổ chức ™ Lao động gián tiếp - Giám đốc: Số lượng = 1. - Phó giám đốc: Số lương = 2. - Phòng tổ chức hành chính: Số lượng = 4. - Phòng lao động, tiền lương: Số lượng = 3. - Phòng y tế, bảo vệ: Số lượng = 4. - Phòng kế toán, tài vụ: Số lượng = 3. - Phòng marketing: số lượng = 4. - Phòng đời sống: Số lượng = 2. - Phòng kế hoạch: Số lượng = 3. - Phòng hóa nghiệm KCS: Số lượng = 5. - Phòng kỹ thuật: Số lượng = 5. - Nhà ăn, căn tin: Số lượng = 6. - Nhà vệ sinh: Số lượng = 2. ∗ Tổng cộng: Tổng số lượng = 45 người. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -67- GVHD: ThS. Phan Thị Bích Ngọc Thiết kế nhà máy nước giải khát lên men SVTH: Nguyễn Thị Sáng_Lớp 07H2LT ™ Lao động trực tiếp STT Chức năng Số người Số ca Tổng số người 1 Quản đốc phân xưởng 3 3 Phân xưởng nấu 2 Xử lý nguyên liệu 1 3 3 3 Nấu nguyên liệu 2 3 6 4 Lọc dịch đường 2 3 6 5 Phối chế dịch lên men 1 3 3 6 Phân xưởng lên men 2 3 6 7 Lọc nước giải khát 2 3 6 Phân xưởng chiết 8 Rửa chai 1 3 3 9 Kiểm tra chai sau khi rửa 1 3 3 10 Chiết rót và đóng nắp 2 3 6 11 Kiểm tra chai sau khi chiết 1 3 3 12 Thanh trùng 1 3 3 13 Dán nhãn 1 3 3 14 Cho két vào pallet 4 3 12 Kho 15 Kho nguyên liệu 1 3 3 16 Kho bao bì 1 3 3 18 Kho thành phẩm 1 3 3 Lái xe 19 Lái xe vận chuyển trong nhà máy 3 3 20 Lái xe vận chuyển ngoài nhà máy 4 4 21 Lái xe cho lãnh đạo nhà máy 1 1 Phân xưởng cơ điện – động lực 22 Lạnh, khí nén 2 3 6 23 Lò hơi 1 3 3 24 Xử lý nước 2 3 6 25 Phân xưởng cơ khí 3 3 9 Tổng số người 43 107 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -68- GVHD: ThS. Phan Thị Bích Ngọc Thiết kế nhà máy nước giải khát lên men SVTH: Nguyễn Thị Sáng_Lớp 07H2LT ∗ Tổng cộng nhân lực của nhà máy: 45 + 107 = 152 người. ∗ Số người của một ca đông nhất sẽ bằng tổng số người lao động gián tiếp và số người lao động trực tiếp của một ca: 45 + 43 = 88 người. 6.2. Tính xây dựng 6.2.1. Kích thước các công trình 6.2.1.1. Phân xưởng nấu Phân xưởng nấu xây nhà 3 tầng, bước cột 6 (m), nhịp nhà 6 (m). Tầng 1: 18 x 12 x 4,2 (m). Tầng 2: 18 x12 x 4,8 (m). Tầng 3: 18 x12 x 4,8 (m). 6.2.1.2. Phân xưởng lên men Phân xưởng lên men xây nhà 1 tầng, bước cột 6 (m), nhịp nhà 9 (m). Kích thước nhà: Dài x rộng x cao = 36 x 18 x 8,7 (m). 6.2.1.3. Phân xưởng chiết rót Phân xưởng chiết rót xây nhà 1 tầng, bước cột 6 (m), nhịp nhà 12 (m). Kích thước nhà: Dài x rộng x cao = 30 x 12 x 6 (m). 6.2.1.4. Kho chứa nguyên liệu Nguyên liệu được cho vào bao, khối lượng mỗi bao là 50kg. Kích thước bao: Chiều cao: 0,8m; Đường kính: 0,3m. Trong kho các bao nguyên liệu được xếp chồng lên nhau tạo thành khối có khoảng trống để thông gió và dễ kiểm tra, mỗi chồng 10 bao. Theo (Bảng 4.4), ta tính được lượng nguyên liệu cần để sản xuất trong 30 ngày là: Mmalt = 8443,42 x 30 = 253302,6(kg) Mngô = 7880,52 x 30 = 236415,6(kg) Mđường = 2439,21 x 30 = 73176,3 (kg) Số bao nguyên liệu có trong kho: N = 50 3,731766,2364156,253302 ++ = 11257,89 (bao). Diện tích phần kho chứa nguyên liệu: F1 = b N f n α× × Trong đó: N - Tổng số bao nguyên liệu: N = 11257,89 (bao). ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -69- GVHD: ThS. Phan Thị Bích Ngọc Thiết kế nhà máy nước giải khát lên men SVTH: Nguyễn Thị Sáng_Lớp 07H2LT f - Diện tích chiếm chỗ của mỗi bao: f = 0,8 x 0,3 = 0,24 (m2) nb - Số bao trong một chồng: nb = 10 (bao) α - Hệ số khoảng cách giữa các chồng bao: α = 1,1 F1 = 10 24,089,112571,1 ×× = 297,21 (m2) Diện tích phần đường đi lại chiếm 30% diện tích kho chứa [10, tr 51]. Diện tích kho chứa: F = 1,43 x F1 = 1,43 x 297,21 = 425,01 (m2) Diện tích mặt bằng: 24 x 18 = 432 (m2) 6.2.1.5. Kho thành phẩm Kho được xây dựng đủ để chứa thành phẩm trong 7 ngày. Theo mục 4.7.1 lượng chai sử dụng trong 1 ngày là: 354657,64 (chai). Chai được chứa trong két nhựa, mỗi két chứa 30 chai. Kích thước két: 0,5 x 0,4 x 0,25 (m). Các két được xếp chồng lên nhau, mỗi chồng 15 két. Chiều cao của một chồng: 0,25 x 15 = 3,75 (m). Diện tích phần kho chứa két: F2 = c k n N f n n α× × × × Trong đó: n - Số ngày dự trữ: n = 7 (ngày) N - Số chai sản xuất trong ngày: N = 354657,64 (chai) f - Diện tích mỗi chồng két: f = 0,2 (m2) nc - Số chai trong một két: nc = 30 (chai) nk - Số két trong một chồng: nk = 15 (két) α - Hệ số khoảng cách giữa các chồng: α = 1,1. F2 = 1530 2,064,35465771,1 × ××× = 1213,72 (m2). Diện tích phần đi lại trong kho chiếm 10% diện tích chứa két. Diện tích kho chứa: F = 1,1 x F2 = 1,1 x 1213,72 = 1335,09 (m2). Kho thành phẩm có kích thước: 42 x 36 x 5,4 (m). 6.2.1.6. Bãi chứa két và chai không Bãi chứa két và chai không là khu đất trống không cần xây nhà. Kích thước: 42 x 36 x 5,4 (m). ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -70- GVHD: ThS. Phan Thị Bích Ngọc Thiết kế nhà máy nước giải khát lên men SVTH: Nguyễn Thị Sáng_Lớp 07H2LT Diện tích mặt bằng: 36 x 36 = 1296 (m2). 6.2.1.7. Phân xưởng lò hơi Kích thước: 12 x 6 x 5,4 (m). 6.2.1.8. Khu hành chính [10, tr 54] Bao gồm các phòng sau: - Phòng giám đốc : 4 x 4 = 16 (m2) - Phòng phó giám đốc : 2(4 x 3) = 24 (m2) - Phòng tổ chức hành chính : 4 x 4 = 16 (m2) - Phòng kỹ thuật : 5 x 4 = 20 (m2) - Phòng tài vụ : 3 x 4 = 12(m2) - Phòng KCS : 5 x 4 = 20 (m2) - Phòng maketing : 5 x 4 = 20 (m2) - Phòng lao động tiền lương : 3 x 4 = 12 (m2) - Phòng kế hoạch : 3 x 4 = 12 (m2) - Hội trường : 25 x 6 = 150 (m2) Diện tích tổng cộng : 302 (m2). Xây dựng nhà hai tầng, kích thước: Tầng 1: 30 x 6 x 4,2 (m). Tầng 2: 30 x 6 x 4,2 (m). 6.2.1.9. Khu xử lý nước Xây dựng nhà có kích thước: 12 x 6 x 5,4 (m). 6.2.1.10. Đài nước Kích thước: + Chiều cao đặt đài nước: 15 (m). + Đường kính đài nước: 3 (m). + Chiều cao đài nước: 6 (m). 6.2.1.11. Trạm biến áp Trạm biến áp đặt ở góc nhà máy, nơi ít người qua lại Kích thước: 4 x 4 x 4,2m. 6.2.1.12. Nhà đặt máy phát điện dự phòng Kích thước: 6 x 6 x 5,4 (m). ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -71- GVHD: ThS. Phan Thị Bích Ngọc Thiết kế nhà máy nước giải khát lên men SVTH: Nguyễn Thị Sáng_Lớp 07H2LT 6.2.1.13. Nhà ăn - Căn tin [10, tr 56] Tính cho 2/3 nhân viên ở ca đông nhất: 88 x 2 3 ≈59 (người). Diện tích cho mỗi người: 2,25 (m2). Diện tích nhà ăn: 59 x 2,25 = 132,75 (m2). Kích thước: 12 x 12 x 5,4 (m). 6.2.1.14. Nhà tắm, nhà vệ sinh, phòng thay quần áo [10, tr 55] Tính cho 60% nhân viên ở ca đông nhất: 60% x 88 = 52,8 (người). Số phòng tắm: Trung bình 10 người/phòng. Vậy cần xây 6 phòng. Kích thước mỗi phòng: 1,5 x 1,5 x 3,6 (m). Số phòng vệ sinh = Số phòng tắm = 6 (phòng). Kích thước mỗi phòng: 1,5 x 1,5 x 3,6 (m). Khu vực rửa: tính cho 20 công nhân /1 chậu rửa. Như vậy phải lắp 3 chậu rửa. Vậy kích thước nhà tắm và nhà vệ sinh: 9 x 4,5 x 3,6 (m). 6.2.1.15. Gara ôtô Đây là nơi để xe cũng là trạm bảo quản, sửa chữa. Số xe của nhà máy bao gồm: 1 xe con, 4 xe lớn và 3 xe nâng. Kích thước gara: 20 x 10 x 6 (m). 6.2.1.16. Nhà để xe đạp, xe máy Tính cho 60% nhân viên ở ca đông nhất. Diện tích được tính là 1 xe máy/1m2, 3 xe đạp/1m2. Kích thước: 12 x 4 x 3,6 (m). 6.2.1.17. Phòng thường trực và bảo vệ Kích thước: 4 x 3 x 3,6 (m). Chọn 2 phòng. 6.2.1.18. Kho nhiên liệu Kích thước: 12 x 6 x 5,4 (m). 6.2.1.19. Xưởng cơ điện Kích thước: 12 x 6 x 5,4 (m). ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -72- GVHD: ThS. Phan Thị Bích Ngọc Thiết kế nhà máy nước giải khát lên men SVTH: Nguyễn Thị Sáng_Lớp 07H2LT 6.2.1.20. Khu xử lý nước thải Chọn khu đất có diện tích: 30 x 10 = 300 (m2). 6.2.1.21. Nhiệt lạnh Kích thước: 12 x 6 x 5,4 (m). Bảng 7.1: Bảng tổng kết các công trình. STT Tên công trình Kích thước (m) Diện tích (m2) 1 Phân xưởng nấu 18 x 12 x 13,8 216 2 Phân xưởng lên men 36 x 18 x 8,7 648 3 Phân xưởng chiết rót 30 x 12 x 6 360 4 Kho chứa nguyên liệu 24 x 18 x 5,4 270 5 Kho thành phẩm 42x 36 x 5,4 1512 6 Bãi chứa két và chai không 70 x 18 x 5,4 1260 7 Phân xưởng lò hơi 12 x 6 x 5,4 72 8 Khu hành chính 30 x 6 x 8,4 180 9 Khu xử lý nước 12 x 6 x 6 72 10 Đài nước D = 3, L = 6 36 11 Trạm biến áp 4 x 4 x 4,2 16 12 Nhà đặt máy phát điện dự phòng 6 x 6 x 5,4 36 13 Nhà ăn - Căn tin 12 x 12 x 5,4 144 14 Nhà tắm, nhà vệ sinh 9 x 4,5 x 3,6 40,5 15 Gara ôtô 20 x 10 x 6 200 16 Nhà để xe đạp, xe máy 12 x 4 x 3,6 48 17 Phòng thường trực và bảo vệ 2(4 x 3 x 3,6) 24 18 Kho nhiên liệu 12 x 6 x 5,4 72 19 Xưởng cơ điện 12 x 6 x 5,4 72 20 Khu xử lý nước thải 30 x 10 300 21 Nhiệt lạnh 12 x 6 x 5,4 72 Tổng cộng 5650,5 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -73- GVHD: ThS. Phan Thị Bích Ngọc Thiết kế nhà máy nước giải khát lên men SVTH: Nguyễn Thị Sáng_Lớp 07H2LT 6.2.2 Tính khu đất 6.2.2.1. Tính diện tích khu đất F = XD XD F K , m2 [10, tr 44]. Trong đó: F - Diện tích khu đất của nhà máy. FXD - Tổng diện tích xây dựng các công trình. KXD - Hệ số xây dựng . Đối với các nhà máy thực phẩm KXD = 35 - 50%. Chọn KXD = 35%. F = 35,0 5,5650 = 16144,29 (m2). 6.2.2.2. Tính hệ số sử dụng Ksd = sd F F [10, tr 50]. Trong đó: Ksd - Hệ số sử dụng. Fsd - Diện tích sử dụng khu đất. Fsd = F CX + Fgt + FXD, m2 Với: FCX - Diện tích trồng cây xanh (Bằng 25% tổng diện tích các công trình). FCX = 0,25 x 5650,5 = 1412,63 (m2). Fgt - Diện tích đường giao thông (Bằng 50% tổng diện tích các công trình). Fgt = 0,5 x 5650,5 = 2825,25 (m2). Fsd = 1412,63 + 2825,25 + 5650,5 = 9888,38 (m2). Ksd = 29,16144 38,9888 = 0,61. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -74- GVHD: ThS. Phan Thị Bích Ngọc Thiết kế nhà máy nước giải khát lên men SVTH: Nguyễn Thị Sáng_Lớp 07H2LT Chương 7 TÍNH HƠI - NƯỚC 7.1. Tính hơi 7.1.1. Tính nhiệt cho nồi thơm hóa 7.1.1.1. Lượng nhiệt cần thiết để đun nóng khối dịch từ 620C lên 800C Q1 = G1 x C1 x (t2 - t1) [12, tr 304]. Trong đó: G1 - Khối lượng của một mẻ nấu. Theo (Bảng 4.4): Lượng bột ngô cho vào nồi thơm hóa là : 2 20,1529 = 764,60(kg). G1 = 764,60 + 764,60 x 5 = 4587,60(kg) C1 - Nhiệt dung riêng của khối nấu: C1 = 4186(1 - x). [12, tr 152]. x là nồng độ dung dịch. x = 60,4587 60,764 = 0,17 C1 = 4186(1 - 0,17) = 3474,38 (J/kg.độ) = 0,83(kcal/kg.độ) t1 = 620C, t2 = 800C Vậy: Q1 = 4587,60 x 0,83 x (80 - 62) = 83769,58 (Kcal). 7.1.1.2. Lượng nhiệt cung cấp để giữ khối nấu ở 800C trong 20 phút Q2 = F x T2 x α x (tbm - tkk), J [12, tr 214]. Trong đó: tkk - Nhiệt độ không khí môi trường xung quanh, tkk = 290C. tbm - Nhiệt độ bề mặt thiết bị. α - Hệ số cấp nhiệt từ không khí ra môi trường xung quanh. α = 9,3 + 0,058 x tbm ,(W/m2độ) [12, tr 40]. tbm = 2 2980 + = 54,50C α = 9,3 + 0,058 x 54,5 = 12,46 (W/m2độ) T2 - Thời gian giữ nhiệt (giây), T2 = 20 phút = 20 x 60 = 1200 (giây). F - Diện tích vỏ nồi (m2). F = 4 4 2D××π = 2 47,214,34 2 ×× = 19,16(m2). Vậy: Q2 = 19,16 x 1200 x 12,46 x (54,5 - 29) = 7305248,16(J) = 1745,16(Kcal). ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -75- GVHD: ThS. Phan Thị Bích Ngọc Thiết kế nhà máy nước giải khát lên men SVTH: Nguyễn Thị Sáng_Lớp 07H2LT 7.1.1.3. Lượng nhiệt cung cấp để giữ khối nấu ở 520C trong 20 phút Tương tự 7.1.1.2 ta có: tbm = 52 29 2 + = 40,50C. α = 9,3 + 0,058 x 40,5 = 11,65 (W/m2độ) Q3 = 19,16 x 1200 x 11,65 x (40,5 - 29) = 3080353(J) = 735,87(Kcal). 7.1.1.4. Lượng nhiệt cung cấp để nâng khối nấu từ 520C lên 900C Q4 = G4 x C4 x (t2 - t1) [12, tr 304]. Trong đó: G4 - Khối lượng của một mẻ nấu. G4 = G1 + 43,040,16383,040,1638 ××+× = 4587,60+491,52+1966,08=7045,20(kg). C4 - Nhiệt dung riêng của khối nấu, C4 = 4186(1 - x). [12, tr 152] x = 20,7045 52,49160,764 + = 0,18. C4 = 4186(1 - 0,18) = 3432,52 (J/kg.độ) = 0,82 (kcal/kg.độ). t1 = 520C, t2 = 900C. Vậy: Q4 = 7045,20 x 0,82 x (90 - 52) = 242636,7(Kcal). 7.1.1.5. Lượng nhiệt cung cấp để giữ khối nấu ở 900C trong 30 phút Tương tự 7.1.1.2 ta có : tbm = 2 2990 + = 59,50C. α = 9,3 + 0,058 x 59,5 = 12,75 (W/m2độ) Thời gian giữ nhiệt là 30 phút = 1800(giây). Q5 = 19,16 x 1800 x 12,75 x (59,5 - 29) = 13411521(J) = 3203,90(Kcal). 7.1.1.6. Lượng nhiệt cung cấp để nâng nhiệt độ khối nấu từ 900C lên 1300C Tương tự 7.1.1.4 ta có: t1 = 900C, t2 = 1300C. Q6 = 7045,20 x 0,058 x (130 - 90) = 16344,86 (Kcal). 7.1.1.7. Lượng nhiệt cung cấp để giữ khối nấu ở 1300C trong 60 phút Tương tự 7.1.1.2 ta có: tbm = 130 29 2 + = 79,5 0C. α = 9,3 + 0,058 x 79,5 = 13,91 (W/m2độ) Q7 = 19,16 x 3600 x 13,91 x (79,5 - 29) = 48452536,08(J) = 11574,9(Kcal). ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -76- GVHD: ThS. Phan Thị Bích Ngọc Thiết kế nhà máy nước giải khát lên men SVTH: Nguyễn Thị Sáng_Lớp 07H2LT 7.1.1.8. Lượng nhiệt cần để bốc hơi Q8 = W x r Trong đó: r - Ẩn nhiệt hóa hơi của nước ở 79,50C. r = 559,5 (kcal/kg). [12, tr 152]. W - Lượng ẩm bốc hơi. W = k x F x (P - P’ x φ) x T. k là hệ số bốc hơi: k = 0,036 F là diện tích bốc hơi: F = π x 2 bhD 2 ⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠ = 3,14 x 4 247,0 2 = 0,096(m2). P - Áp suất hơi bão hòa ở 79,50C: P = 355,49 (mmHg). P’- Áp suất hơi bão hòa ứng với nhiệt độ 290C: P’ = 31,87 (mmHg). φ - Độ ẩm tương đối của không khí: φ = 82%. T - Thời gian đun sôi ở nồi thơm hóa: T = 70 phút = 1,17 (giờ). W = 0,036 x 0,096 x (355,49 - 31,87 x 0,82) x 1,17 = 1,33(kg). Vậy: Q8 = 1,33 x 559,5 = 744,14(Kcal). 7.1.1.9. Nhiệt cung cấp cho vỏ thiết bị ∗ Vỏ trong: Qt = Gt x C x (t2 - t1) Trong đó: Gt - Khối lượng vỏ thép. Gt = F x δ x ρ (kg) F = 19,16 (m2), δ = 0,00615 (m), ρ = 7850 (kg/m3). Gt = 19,16 x 0,00615 x 7850 = 625(kg). C - Nhiệt dung riêng của vỏ thép: C = 0,119 (kcal/kg.độ). t1 - Nhiệt độ không khí môi trường xung quanh: t1 = 290C. t2 - Nhiệt độ hơi đốt: t2 = 1320C. Vậy: Qt = 625 x 0,119 x (132 - 29) = 7660,63(Kcal). ∗ Vỏ ngoài: Qn = Gn x C x (t2 - t1) Trong đó:Gn - Khối lượng vỏ thép. Gn = F x δ x ρ (kg) Chiều cao của lớp vỏ ngoài: H = 3 D 4 × Đường kính ngoài của thiết bị: D0 = 2,47+ 2 x 0,00615 = 2,48(m). ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -77- GVHD: ThS. Phan Thị Bích Ngọc Thiết kế nhà máy nước giải khát lên men SVTH: Nguyễn Thị Sáng_Lớp 07H2LT Diện tích ngoài của vỏ nồi: Fn = 3 4 x 2 x 3,14 x 2,48 x 1,85 + 2x 3,14 x 2,48 x 0,41 = 28(m2). Gn = 28 x 0,00615 x 7850 = 1351,77(kg). Vậy: Qn = 1351,77 x 0,119 x (132 - 29) = 16568,64(Kcal). Tổng lượng nhiệt đun nóng vỏ thiết bị: Q9 = Qt + Qn = 7660,63 + 16568,64 = 24229,27(Kcal). 7.1.1.10. Lượng nhiệt tổn thất ra môi trường xung quanh Q10 = F x T9 x α x (tbm - tkk) Trong đó: tkk - Nhiệt độ môi trường không khí xung quanh thiết bị: tkk = 290C. tbm - Nhiệt độ bề mặt ngoài của thiết bị: tbm = 132 29 2 + = 80,50C. α - Hệ số cấp nhiệt từ không khí ra môi trường xung quanh: α = 9,3 + 0,058 x 80,5 = 13,97 W/m2.độ. T9 - Thời gian thơm hóa. Theo sơ đồ nấu thì: T9 = 230 phút = 13800 (giây). F - Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt của nồi: F = 19,16 (m2). Vậy: Q10 = 19,16 x 13800 x 13,97 x (80,5 - 29) = 190229657,6 (J) = 45444,26(Kcal). Tổng lượng nhiệt dùng cho thơm hóa là: Qth = 10 i i 1 Q = ∑ = 83769,58 + 1745,16 + 735,87 + 242636,7 + 3203,90 + + 16344,86 + 11574,90 + 744,14 + 24229,27 + 45444,26 = 430428,6(Kcal). 7.1.1.11. Chi phí hơi cho nồi thơm hóa Lượng hơi cung cấp cho nồi thơm hóa được tính: D = th h n Q i i− , kg Trong đó: ih - Hàm nhiệt của hơi nước ở 1320C: ih = 651,62 (kcal/kg). in - Hàm nhiệt của nước ngưng ở 1320C: in = 132,8 (kcal/kg). D = 8,13262,651 6,430428 − = 829,63 (kg). ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -78- GVHD: ThS. Phan Thị Bích Ngọc Thiết kế nhà máy nước giải khát lên men SVTH: Nguyễn Thị Sáng_Lớp 07H2LT Cường độ hơi tiêu tốn: Dh = D T = 60 230 63,829 × = 216,42 (kg/h). (T = 230 phút là thời gian thơm hóa). 7.1.2. Tính nhiệt cho nồi đường hóa 7.1.2.1. Lượng nhiệt cần thiết để nâng nhiệt độ khối dịch từ 620C lên 800C Vì giai đoạn này nấu giống nồi thơm hóa nên tương tự 7.1.1.1. Ta có: Q1 = 83769,58 (Kcal). 7.1.2.2. Lượng nhiệt để giữ khối nấu ở 800C trong 20 phút Tương tự mục 7.1.1.2 ta được: Q2 = F x T2 x α x (tbm - tkk) F = 4 2 4 D××π = 4×3,14 4 26,3 2× =33,37 (m2). Vậy: Q2 = 33,37 x 1200 x 12,46 x (54,5 - 29) = 11702058,12(J) = 2795,52(Kcal). 71.2.3. Lượng nhiệt để giữ khối nấu ở 520C trong 20 phút Tương tự 7.1.1.3 ta có: tbm = 52 29 2 + = 40,50C. α = 9,3 + 0,058 x 40,5 = 11,65 (W/m2.độ) Q3 = 33,37 x 1200 x 11,65 x (40,5 - 29) = 5364894,9(J) = 1281,63(Kcal). 7.1.2.4. Lượng nhiệt cung cấp để nâng nhiệt độ khối nấu từ 520C lên 630C Tương tự mục 7.1.1.4 ta cũng được: Q4 = G4 x C4 x (t2 - t1) [12, tr 304]. Trong đó: G4 - Khối lượng của một mẻ nấu. G4 = G1 + 47,040,16387,040,1638 ××+× = 4587,60+491,52+1966,08=10322(kg). C4 - Nhiệt dung riêng của khối nấu, C4 = 4186(1 - x). [12, tr 152]. x = 10322 88,114660,764 + = 0,19. C4 = 4186(1 - 0,19) = 3432,52 (J/kg.độ) = 0,81(kcal/kg.độ). t1 = 520C, t2 = 630C. Vậy: Q4 = 10322 x 0,81 x (63 - 52) = 91969,02(Kcal). 7.1.2.5. Lượng nhiệt để giữ khối nấu ở 630C trong 20 phút Tương tự mục 7.1.1.5 ta được: Q5 = 33,37 x 1200 x 11,97 x (46 - 29) = 8148553,56(J) = 1946,62 (Kcal). ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -79- GVHD: ThS. Phan Thị Bích Ngọc Thiết kế nhà máy nước giải khát lên men SVTH: Nguyễn Thị Sáng_Lớp 07H2LT 7.1.2.6. Lượng nhiệt để giữ khối nấu ở 750C trong 40 phút Lượng nhiệt này được tính theo công thức: Q6 = F x T6 x α x (tbm - tkk) [12, tr 214]. Trong đó: tkk - Nhiệt độ không khí môi trường xung quanh: tkk = 290C. α - Hệ số cấp nhiệt từ thiết bị ra môi trường không khí xung quanh. α =9,3 + 0,058 x tbm (W/m2.độ) [12, tr 40]. tbm = 75 29 2 + = 520C α = 9,3 + 0,058 x 52 = 12,32 (W/m2.độ). T6 - Thời gian giữ nhiệt: T6 = 40 phút = 2400(giây). F - Diện tích vỏ nồi: F = 53,82 (m2). Vậy: Q6 = 33,37 x 2400 x 12,32 x (52 - 29) = 22693735,68(J) = 5421,34(Kcal). 7.1.2.7. Lượng nhiệt cung cấp để nâng nhiệt độ khối nấu từ 750C lên 780C Q7 = G x C x (t2 - t1) [12, tr 304]. Trong đó: G - Khối lượng một mẻ nấu. G =7045,20+10322 = 17367,20 (kg). C - Nhiệt dung riêng của khối nấu: C = 4186(1 - x). [12, tr 152]. x = 20,17367 20,152940,1638 + = 0,18 C = 4186(1 - 0,18) = 3809,26 J/kg.độ = 0,82 (kcal/kg.độ) t1 = 750C, t2 = 780C. Vậy: Q7 = 17367,20 x 0,82 x (78 - 75) = 42723,31(Kcal). 7.1.2.8. Nhiệt cần cung cấp cho vỏ thiết bị ∗ Vỏ trong: Qt = Gt x C x (t2 - t1) Gt - Khối lượng vỏ thép. Gt = Ft x δ x ρ (kg). Ft = 33,37 m2, δ = 0,00818(m), ρ = 7850 (kg/m3). Gt = 33,37 x 0,00818 x 7850 = 2142,79 (kg). C - Nhiệt dung riêng của thép: C = 0,119 (kcal/kg.độ). Qt = 2142,79 x 0,119 x (132 - 29) = 26264,18 (Kcal). ∗ Vỏ ngoài: Qn = Gn x C x (t2 - t1) ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -80- GVHD: ThS. Phan Thị Bích Ngọc Thiết kế nhà máy nước giải khát lên men SVTH: Nguyễn Thị Sáng_Lớp 07H2LT Gn - Khối lượng vỏ thép. Gn = Fn x δ x ρ (kg) Chiều cao của lớp vỏ ngoài: H = 3 D 4 × Đường kính ngoài của thiết bị: D0 = 3,26 + 2 x 0,00818 = 3,28(m). Diện tích ngoài của vỏ nồi: Fn = 3 4 x 2 x 3,14 x 3,26 x 2,45 + 2x 3,14 x 3,26 x 0,54 = 48,67 (m2) Gn = 48,67 x 0,00818x 7850 = 3125,25 (kg). Qn = 3125,25 x 0,119 x (132 - 29) = 38305,7 (Kcal). Tổng lượng nhiệt đun nóng vỏ thiết bị: Q8 = Qt + Qn = 26264,18 + 38305,7 = 64569,88 (Kcal). 7.1.2.9. Lượng nhiệt tổn thất ra môi trường xung quanh Q9 = F x T9 x α x (tbm - tkk) Trong đó: tkk = 290C tbm = 132 29 2 + = 80,50C α = 9,3 + 0,058 x 80,5 = 13,97 (W/m2.độ) T9 - Thời gian đường hóa. Theo sơ đồ nấu: T9 = 170 phút = 10200 (giây). F - Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt của nồi: F = 33,37(m2). Vậy: Q9 = 33,37 x 10200 x 13,97 x (80,5 - 29) = 244883776,2= 58500,66(Kcal). Tổng lượng nhiệt dùng cho đường hóa là: Qdh = 9 i i 1 Q = ∑ = 83769,58 + 2795,82 + 1281,63 + 91969,02 + 1946,62 + + 5421,34 + 42723,31 + 64569,88 + 58500,66 = 352977,90(Kcal). 7.1.2.10. Chi phí hơi cho nồi đường hóa Lượng hơi cung cấp cho nồi đường hóa được tính: D = dh h n Q i i− , (kg) Trong đó: ih - Hàm nhiệt của hơi nước ở 1320C: ih = 651,62 (kcal/kg). in - Hàm nhiệt của nước ngưng ở 1320C: in = 132,8 (kcal/kg). ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -81- GVHD: ThS. Phan Thị Bích Ngọc Thiết kế nhà máy nước giải khát lên men SVTH: Nguyễn Thị Sáng_Lớp 07H2LT D = 8,13262,651 90,352977 − = 680,35(kg). Cường độ hơi tiêu tốn: Dh = D T = 60 175 35,680 × = 233,26 (kg/h). (T = 175 phút là thời gian đường hóa). 7.1.3. Tính nhiệt cho nồi nấu xirô 7.1.3.1. Nhiệt cung cấp để đưa nước nấu ở nồi xirô từ 620C lên 1000C Q1 = G x C x (t2 - t1) Trong đó: G - Khối lượng xirô. Theo (Bảng 4.4), lượng đường và nước nấu xirô trong một mẻ là : G = 487,84 + 267,56 = 755,40(kg). C - Nhiệt dung riêng của khối nấu: C = 4186(1 - x). [12, tr 153]. x = 40,755 84,487 = 0,65. C = 4186(1 - 0,65) = 1465,10(J/kg.độ) = 0,35 (kcal/kg.độ). t1 = 620C, t2 = 1000C. Vậy: Q1 = 755,40 x 0,35 x (100 - 62) = 10046,82(Kcal). 7.1.3.2. Nhiệt cung cấp để giữ khối nấu ở 1000C trong 5 phút Q2 = F x T2 x α x (tbm - tkk) Trong đó: tkk - Nhiệt độ không khí môi trường xung quanh: tkk = 290C. α - Hệ số cấp nhiệt từ thiết bị ra môi trường không khí xung quanh. α = 9,3 + 0,058 x tbm (W/m2.độ) [12,tr 40]. tbm = 2 29100 + = 64,50C. α = 9,3 + 0,058 x 64,5 = 34,79 (W/m2.độ). T2 - Thời gian giữ nhiệt: T2 = 5 phút = 300(giây). F = 2 x 3,14 x 1,01 x 0,76 + 2 x 3,14 x 1,01 x 0,16 = 5,84(m2). Q2 = 5,84 x 300 x 34,79 x (64,5 - 29) = 2163798,86(J) = 516,91(Kcal). 7.1.3.3. Nhiệt cần cung cấp cho vỏ thiết bị ∗ Vỏ trong: Qt = Gt x C x (t2 - t1) Gt - Khối lượng vỏ thép. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -82- GVHD: ThS. Phan Thị Bích Ngọc Thiết kế nhà máy nước giải khát lên men SVTH: Nguyễn Thị Sáng_Lớp 07H2LT Gt = Ft x δ x ρ (kg) Ft= 4 4 2D××π =4×3,14 4 01,1 2× =3,20 m2. Ft = 3,20 m2, δ = 0,00615(m), ρ = 7850 (kg/m3) Gt = 3,20 x 0,00615 x 7850 = 154,49(kg). C - Nhiệt dung riêng của thép: C = 0,119 (kcal/kg.độ). Qt = 154,49 x 0,119 x (132 - 29) = 1893,58(Kcal). ∗ Vỏ ngoài: Qn = Gn x C x (t2 - t1) Gn - Khối lượng vỏ thép. Gn = Fn x δ x ρ (kg) Chiều cao của lớp vỏ ngoài: H = 3 D 4 × Đường kính ngoài của thiết bị: D0 = 1,01 + 2 x 0,00615 = 1,02(m). Diện tích ngoài của vỏ nồi: Fn = 3 4 x 2 x 3,14 x 1,02 x 0,76 + 2 x 3,14 x 1,02 x 0,16 = 4,68(m2) Gn = 4,68 x 0,00615 x 7850 = 225,75(kg). Qn = 225,75 x 0,119 x (132 - 29) = 2767,02(Kcal). Tổng lượng nhiệt đun nóng vỏ thiết bị: Q3 = Qt + Qn = 1893,58 + 2767,02 = 4660,60(Kcal). 7.1.3.4. Lượng nhiệt tổn thất ra môi trường xung quanh Q4 = F x T4 x α x (tbm - tkk) Trong đó: tkk = 290C tbm = 132 29 2 + = 80,50C α = 9,3 + 0,058 x 80,5 = 13,97 (W/m2.độ). T4 - Thời gian nấu ở nồi nấu xirô: T4 = 60 phút =3600(giây). F - Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt của nồi: F = 3,20(m2). Vậy: Q4 = 3,20 x 3600 x 13,97 x (80,5 - 29) =8288136(J) = 1979,97(Kcal). Tổng lượng nhiệt dùng cho nấu xirô là: Qxr = 4 i i 1 Q = ∑ = 10046,82 + 516,91 + 4660,60 + 1979,97 = 17204,30(Kcal). ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -83- GVHD: ThS. Phan Thị Bích Ngọc Thiết kế nhà máy nước giải khát lên men SVTH: Nguyễn Thị Sáng_Lớp 07H2LT Lượng hơi đốt cần dùng là: D = xr h n Q i i− = 8,13262,651 30,17204 − = 33,16(kg). Cường độ tiêu tốn hơi: Dh = D T = 1 16,33 = 33,16(kg/h). (Với T = 1 giờ là thời gian nấu ở nồi xirô). 7.1.4. Tính nhiệt cho nồi nấu nước nóng 7.1.4.1. Lượng nhiệt để đun nước nấu nguyên liệu từ 250C lên 620C Q1 = G1 x C1 x (t2 - t1) Trong đó: t1 = 250C, t2 = 620C. C1 - Nhiệt dung riêng của nước: C1 = 1 (kcal/kg.độ). G1 - Lượng nước nấu một mẻ. G1= 5 1337,818261,42x4 x56842,92 ++ =13719,62 (lít/mẻ). G1= 13719,62 lít = 13719,62(kg). Vậy: Q1 = 13719,62 x 1 x (62 - 25) = 507625,94(Kcal). 7.1.4.2. Nhiệt lượng cần cung cấp cho vỏ thiết bị. ∗ Vỏ trong: Qt = Gt x C x (t2 - t1) Gt - Khối lượng vỏ thép. Gt = Ft x δ x ρ (kg) Ft = 2 x 3,14 x 3,47 x 2,6+ 2 x 2 x 3,14 x 3,47 x 0,58 = 81,94(m2). δ = 0,00615 (m), ρ = 7850 (kg/m3) Gt = 81,94 x 0,00615 x 7850 = 3955,77(kg). C - Nhiệt dung riêng của thép: C = 0,119 (kcal/kg.độ). Qt = 3955,77 x 0,119 x (132 - 29) = 48485,87(Kcal). ∗ Vỏ ngoài: Qn = Gn x C x (t2 - t1) Gn - Khối lượng vỏ thép. Gn = Fn x δ x ρ (kg) Chiều cao của lớp vỏ ngoài: H = 3 D 4 × Đường kính ngoài của thiết bị: D0 = 3,47 + 2 x 0,00615 = 3,48(m). Diện tích ngoài của vỏ nồi: ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -84- GVHD: ThS. Phan Thị Bích Ngọc Thiết kế nhà máy nước giải khát lên men SVTH: Nguyễn Thị Sáng_Lớp 07H2LT Fn = 3 4 x 2 x 3,14 x 3,48 x 2,6 + 2x 3,14 x 3,48 x 0,58 = 55,29(m2). Gn = 55,29 x 0,00615 x 7850 = 2669,34(kg). Qn = 2669,34 x 0,119 x (132 - 29) = 32718,12(Kcal). Tổng lượng nhiệt đun nóng vỏ thiết bị: Q2 = Qt + Qn = 48485,87 + 32718,12 = 81204(Kcal). 7.1.4.3. Lượng nhiệt tổn thất ra môi trường xung quanh Q3 = F x T3 x α x (tbm - tkk) Trong đó: tkk = 290C tbm = 132 29 2 + = 80,50C α = 9,3 + 0,058 x 80,5 = 13,97 (W/m2độ) T3 - Thời gian đun nóng: T3 = 60 phút = 3600(giây). F - Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt của nồi: F = 81,94(m2). Vậy: Q3 = 81,94 x 3600 x 13,97 x (80,5 - 29) = 212227704(J) = 50699,40(Kcal). 7.1.4.5. Tính chi phí hơi Tổng lượng nhiệt cần cung cấp cho nồi nấu nước nóng trong một mẻ nấu: Qnn = 3 i i 1 Q = ∑ =507625,94 + 81204 + 50699,40 = 639529,34(Kcal). Lượng hơi đốt cần dùng là: D = nn h n Q i i− = 8,13262,651 34,639529 − = 1232,66(kg). Cường độ tiêu tốn hơi: Dh = D T = 1 66,1232 = 1232,66(kg/h). (T = 1 giờ là thời gian đun nước cho một mẻ nấu). 7.1.5. Lượng hơi nước dùng cho phân xưởng nấu Trong một mẻ: Dm = 216,42 + 233,26 + 33,16 +1232,66 = 1715,50 (kg). Trong một ngày: DN = 5 x Dm = 5 x 1715,50 = 8577,50(kg). 7.1.6. Lượng hơi nước dùng cho phân xưởng chiết rót Hơi dùng cho máy thanh trùng: 1000 (kg/h). Tổng lượng hơi cần cung cấp cho phân xưởng chiết rót trong một ngày: DC = 16 x 1000 = 16000 (kg). 7.1.7. Lượng hơi cần cung cấp cho nhà máy để sản xuất trong một ngày DSX = DN + DC = 8577,50 + 16000 = 24577,50(kg). ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -85- GVHD: ThS. Phan Thị Bích Ngọc Thiết kế nhà máy nước giải khát lên men SVTH: Nguyễn Thị Sáng_Lớp 07H2LT 7.1.8. Lượng hơi cần cung cấp để vệ sinh thiết bị và các mục đích khác Lượng hơi này lấy bằng 8% tổng lượng hơi cung cấp cho sản xuất: DK = 8% x 24577,50 = 1966,2(kg). Cường độ tiêu tốn hơi: Dh = 24 2,1966 = 81,93(kg/h). 7.1.9. Tính và chọn lò hơi Theo tính toán ở trên ta có tổng lượng hơi tiêu thụ trong một giờ là: Dh = 216,42 + 233,26 + 33,16 + 1232,66 + 1000 + 81,93 = 2797,43(kg/h). Lượng hơi dùng thực tế: Dtt = h D η Trong đó η là hệ số tổn thất nhiệt độ, mất mát do bảo ôn, đường ống, các thiết bị phụ tải, tổn thất do trở lực trên đường ống và hiệu suất lò. Chọn η = 0,8. Vậy: Dtt = 8,0 43,2797 = 3496,79(kg/h). Chọn lò hơi kiểu B8/40 của Liên Xô với các thông số kỹ thuật sau: - Sản lượng hơi: 4000 - 4500 (kg/h) - Áp suất hơi cực đại: 10 (kg/cm2) - Thể tích lò hơi: 20 (m3) - Lượng nước dùng cho lò: 5,8 (m3) - Kích thước ngoài: 4300 x 3570 x 3950 (mm) - Số lượng: 1 cái. 7.2. Tính nước 7.2.1. Nước dùng cho phân xưởng nấu 7.2.1.1. Nước dùng để nấu nguyên liệu và rửa bã trong một mẻ Theo 5.2.3 lượng nước dùng nấu nguyên liệu và rửa bã: V1 = 18,99 (m3). 7.2.1.2. Nước dùng vệ sinh thiết bị nấu V2 = 15% x 18,99 = 2,85 (m3). Lượng nước dùng cho phân xưởng nấu trong một ngày là: VN = 5 x (V1 + V2) = 5 x (18,99 + 2,85) = 109,2 (m3/ngày). 7.2.2. Nước dùng cho lò hơi Lượng nước dùng cho lò hơi trong một giờ là: 5,8 (m3). Lượng nước dùng cho một ngày là: VH = 5,8 x 24 = 139,2 (m3/ngày). ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -86- GVHD: ThS. Phan Thị Bích Ngọc Thiết kế nhà máy nước giải khát lên men SVTH: Nguyễn Thị Sáng_Lớp 07H2LT 7.2.3. Nước dùng cho phân xưởng lên men Chủ yếu là để vệ sinh thiết bị lên men. Lượng nước dùng cho một ngày là: VL = 60 (m3/ngày). 7.2.4. Nước dùng cho chiết rót, rửa chai, thanh trùng Theo đặc tính kỹ thuật của chai thì lượng nước cần dùng để rửa, thanh trùng một chai là 1,5 lít. Theo 4.7.1 lượng chai cần dùng để chiết trong 1 ngày là 354657,64 chai. Vậy lượng nước cần dùng cho một ngày là: VC = 1,5 x 354657,64 = 531968,46 (lít/ngày) = 532 (m3/ngày). 7.2.5. Nước dùng cho hệ thống lạnh Yêu cầu 1 lít nước/ 1 lít sản phẩm. Theo (Bảng 4.4), lượng thành phẩm của một ngày là: 119237,94 (lít). Do đó lượng nước cần dùng là: VLL = 119,24 (m3/ngày). 7.2.6. Nước dùng cho sinh hoạt 7.2.6.1. Nước dùng cho nhà tắm, nhà vệ sinh Tính cho 60% số người trong ca đông nhất, tiêu chuẩn 70 lít/người/ngày. Lượng nước cần dùng là: 3 x 70 x 0,6 x 88 = 11088 (lít) = 11,09 (m3/ngày). 7.2.6.2. Nước dùng cho nhà ăn Sử dụng khoảng 10 (m3/ngày). 7.2.6.3. Nước cứu hỏa Lượng nước cần dùng 10 lít/giây trong 2 giờ: 3600 x 2 x 10 = 72000 (lít) = 72 (m3). 7.2.6.4. Nước tưới cây xanh và dùng cho các mục đích khác Sử dụng 5 (m3/h). Lượng nước sử dụng trong một ngày: 5 x 24 = 120 (m3). 7.2.6.5. Tổng lượng nước dùng cho sinh hoạt VS = 11,09 + 10 + 120 = 141,09 (m3). (Không tính nước cứu hỏa). ∗ Như vậy tổng lượng nước cần dùng trong một ngày của nhà máy là: V = VN + VH + VL + VC + VLL + VS = 1100,73 (m3/ngày). ∗ Tổng lượng nước cần dùng trong một năm của nhà máy là: 1100,73 x 279 = 307103,67 (m3/năm). ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -87- GVHD: ThS. Phan Thị Bích Ngọc Thiết kế nhà máy nước giải khát lên men SVTH: Nguyễn Thị Sáng_Lớp 07H2LT Chương 8 AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ VỆ SINH XÍ NGHIỆP 8.1. An toàn lao động An toàn lao động là vấn đề quan trọng được đặt lên hàng đầu trong quá trình sản xuất. 8.1.1. Nguyên nhân xảy ra tai nạn lao động Tổ chức lao động và sự liên hệ giữa các bộ phận không chặt chẽ. Các thiết bị bảo hộ lao động còn thiếu hoặc không đảm bảo an toàn. Ý thức chấp hành kỷ luật của công nhân chưa cao. Vận hành thiết bị, máy móc chưa đúng quy trình kỹ thuật. Trình độ chuyên môn và kinh nghiệm của công nhân còn yếu. Các thiết bị, máy móc được trang bị không tốt hoặc chưa hợp lý. 8.1.2. Những biện pháp hạn chế tai nạn lao động Tại các thiết bị phải có biển báo về quy trình vận hành từng loại thiết bị. Bố trí lắp đặt thiết bị phù hợp với quy trình sản xuất. Các đường ống hơi nhiệt phải có lớp bảo ôn, có áp kế. Phải kiểm tra lại các bộ phận của máy móc trước khi vận. Công nhân vận hành máy phải thực hiện đúng chức năng của mình. Kỹ luật của nhà máy phải được thực hiện nghiêm 8.1.3. Những yêu cầu cụ thể về an toàn lao động 8.1.3.1. Chiếu sáng và đảm bảo ánh sáng khi làm việc Phải đảm bảo độ chiếu sáng Emin trong nhà sản xuất. Nhà máy phải sử dụng hai nguồn ánh sáng đó là: tự nhiên và nhân tạo. 8.1.3.2. Thông gió Quá trình sản xuất và làm việc phải được thông gió tốt. Phân xưởng nấu thải nhiều nhiệt cần phải bố trí thêm quạt máy. Phân xưởng chiết rót cũng cần phải bố trí thêm quạt. 8.1.3..3. An toàn về điện ∗ Về điện chiếu sáng: Số bóng và vị trí treo lắp đèn, công tắc, cầu dao phải phù hợp với thao tác. Các mạch điện phải kín, đặt nơi khô ráo. Thường xuyên kiểm tra độ sáng của bóng đèn. ∗ Về thiết bị điện: ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -88- GVHD: ThS. Phan Thị Bích Ngọc Thiết kế nhà máy nước giải khát lên men SVTH: Nguyễn Thị Sáng_Lớp 07H2LT Phải có hệ thống báo động khi thiết bị có sự cố. Thiết bị điện phải có rơle đề phòng quá tải. Các phần cách điện của thiết bị phải đảm bảo bền chặt, không bị ăn mòn. Thiết bị điện phải được nối đất khi làm việc. Khi sửa chữa thiết bị điện phải cách ly điện với người sửa chữa. Khi cắt điện phải có biển báo và mang dụng cụ bảo hiểm điện. 8.1.3.4. An toàn sử dụng thiết bị Thiết bị, máy móc phải sử dụng đúng chức năng, đúng công suất. Mỗi loại thiết bị phải có hồ sơ rõ ràng. Sau mỗi ca làm việc phải có sự bàn giao máy móc, nêu rỏ tình trạng để ca sau xử lý. Thường xuyên theo dõi chế độ làm việc của máy móc, thiết bị. Có chế độ vệ sinh, sát trùng, bôi dầu mỡ cho thiết bị. 8.1.3.5. Phòng chống cháy nổ Nguyên nhân xảy ra cháy nổ là do tiếp xúc với lửa, do tác động của tia lửa điện, do cạn nước trong lò hơi, các ống hơi bị co giãn, cong lại gây nổ. Phải tuyệt đối tuân thủ các thao tác về thiết bị đã được hướng dẫn. Không hút thuốc tại kho nguyên liệu, xăng dầu, gara ôtô... Phải đảm bảo đủ nước, thiết bị chữa cháy. Thường xuyên kiểm tra định kỳ công tác phòng cháy tại nhà máy. 8.1.3.6. An toàn với hóa chất Các hóa chất phải đặt đúng nơi quy định. Khi sử dụng phải tuân theo quy định đề ra tránh gây độc hại, ăn mòn và hư hỏng thiết bị. 8.1.3.7. Chống sét Phải có cột thu lôi cho những công trình ở vị trí cao. 8.2. Vệ sinh xí nghiệp 8.2.1. Vệ sinh cá nhân của công nhân Với những công nhân trực tiếp sản xuất thì vấn đề này cần phải nghiêm ngặt: Công nhân phải ăn mặc quần áo sạch sẽ. Khi vào sản xuất phải mặc đồng phục của nhà máy và trang bị phòng hộ lao động phù hợp với từng phân xưởng. Không được ăn uống trong khu vực sản xuất. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -89- GVHD: ThS. Phan Thị Bích Ngọc Thiết kế nhà máy nước giải khát lên men SVTH: Nguyễn Thị Sáng_Lớp 07H2LT Thực hiện tốt chế độ khám sức khỏe định kỳ cho công nhân 6 tháng/1 lần. 8.2.2. Vệ sinh máy móc thiết bị Máy móc thiết bị định kỳ phải vệ sinh sạch sẽ. Đối với thùng lên men sau khi giải phóng hết lượng dịch lên men, cần phải vệ sinh sát trùng kỹ để chuẩn bị lên men lượng dịch lên men tiếp theo. 8.2.3. Vệ sinh xí nghiệp Trong phân xưởng sau mỗi mẻ, mỗi ca cần phải vệ sinh khu làm việc. Thường xuyên kiểm tra thực hiện vệ sinh trong và ngoài các phân xưởng. 8.2.4. Xử lý phế liệu của quá trình sản xuất Phế liệu trong quá trình sản xuất như bã hèm, bã men...là những loại phế liệu dễ gây nhiễm bẩn. Sau mỗi mẻ sản xuất phải để đúng nơi quy định và đưa ra ngoài phân xưởng để xử lý. 8.2.5. Xử lý nước thải Nước thải được xử lý bằng phương pháp kết hợp hiếu khí và kị khí. Nước thải từ nhà máy được bơm lên bể cân bằng để trung hòa, tạo điều kiện thích hợp cho vi sinh vật tiếp xúc với các chất dinh dưỡng. Sau đó bơm lên bể hiếu khí, tại đây có sục khí O2, tạo điều kiện cho vi sinh vật phân giải các chất hữu cơ. Tiếp theo được bơm lên bể kị khí để các chất còn lại được phân hủy. Cuối cùng bơm lên bể khử trùng, kiểm tra đạt các chỉ tiêu COD, BOD thì được xả ra ngoài theo hệ thống . 8.2.6. Xử lý nước dùng để sản xuất Nhà máy sử dụng nước thành phố để sản xuất và phục vụ sinh hoạt. Nước dùng để sản xuất đòi hỏi tiêu chuẩn chất lượng cao, do đó cần phải được xử lý. Nội dung xử lý nước bao gồm: làm mềm nước; bổ sung các thành phần cần thiết cho nước và cải tạo thành phần sinh học của nước. Trước hết, là phải diệt vi sinh vật bằng clorin. Sau đó, khử độ cứng của nước hay làm mềm nước: sử dụng phương pháp trao đổi ion. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -90- GVHD: ThS. Phan Thị Bích Ngọc Thiết kế nhà máy nước giải khát lên men SVTH: Nguyễn Thị Sáng_Lớp 07H2LT Chương 9 KIỂM TRA SẢN XUẤT VÀ SẢN PHẨM 9.1. Kiểm tra nguyên liệu 9.1.1. Kiểm tra chất lượng của malt ™ Khi thu nhận: Màu sắc: malt phải có màu sáng, bóng. Mùi: thơm nhẹ, không hôi khói, mốc, chua. Vị: ngọt dịu. Trạng thái: hạt khô, rời, không bốc nóng hay trương nở, hạt có kích thước đều, không lẫn sạn đá, sâu mọt hay mầm rễ sót. Độ ẩm: độ ẩm cho phép khi bảo quản phải nhỏ hơn 6%. Xác đinh bằng phương pháp sấy đến khối lượng không đổi. Xác định khối lượng riêng. Kiểm tra năng lực đường hóa của malt. ™ Trước khi đưa vào sản xuất: Tiến hành kiểm tra như trước lúc nhập kho. Nếu có sự biến đổi rõ rệt các chỉ tiêu chất lượng phải báo ngay cho phòng kỹ thuật để có biện pháp xử lý. 9.1.2. Kiểm tra chất lượng của ngô Ngô khi thu nhập phải sạch, không có mùi vị lạ, không được mốc, không bị sâu mọt... kích thước hạt phải đồng đều. Độ ẩm cho phép nhỏ hơn 13%. 9.1.3. Kiểm tra men giống Dùng tiêu bản giọt ép để quan sát vi sinh vật. Khi còn trẻ tế bào có dạng hình tròn, hình bầu dục. Khi phát triển thì có nhiều chồi, khi già thì có hình ovan dài. Để đánh giá chất lượng của giống thì tiến hành nhuộm màu tế bào. Xác định trạng thái sinh lý, hoạt lực để quyết định có đưa đi sản xuất hay không. 9.1.4. Kiểm tra nước dùng nấu Nước sản xuất phải đảm bảo trong suốt, không màu và mùi vị lạ, không chứa vi sinh vật gây bệnh. Kiểm tra độ cứng, độ pH và độ oxy hóa của nước. Độ cứng cho phép: 5 - 6 mg đương lượng/lít. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -91- GVHD: ThS. Phan Thị Bích Ngọc Thiết kế nhà máy nước giải khát lên men SVTH: Nguyễn Thị Sáng_Lớp 07H2LT Độ pH: 6,8 - 7,3 (đo bằng giấy quỳ). Độ oxy hóa: ≤ 2 mg (đo bằng phương pháp KMnO4). 9.2. Kiểm tra các công đoạn sản xuất 9.2.1. Kiểm tra công đoạn nấu ™ Nghiền nguyên liệu: Malt: xác định kích thước của bột nghiền, mức độ nát của vỏ, tỷ lệ giữa tấm thô, tấm mịn và bột. Ngô: độ mịn của bột ngô sau khi nghiền càng cao càng tốt. ™ Nấu nguyên liệu, lọc dịch đường: Kiểm tra nồng độ xirô bằng Sacaromet: 65%. Kiểm tra nhiệt độ nấu, tốc độ nâng và giữ nhiệt bằng đồng hồ nhiệt kế. Kiểm tra mức độ đường hóa: sử dụng dung dịch iôt. Kiểm tra độ trong của dịch lọc và nồng độ của nước rửa bã. ™ Phối chế và làm lạnh lên men: Kiểm tra mức độ trong suốt của dịch đường ở thiết bị chứa. Kiểm tra nhiệt độ của dịch đường sau khi đã làm lạnh bằng nhiệt kế. Nhiệt độ của dịch đường sau khi đã làm lạnh phải đạt 28-300C. Kiểm tra độ trong và nồng độ của dịch lên men sau khi phối chế. 9.2.2. Kiểm tra công đoạn lên men ™ Kiểm tra công đoạn nuôi cấy giống sản xuất: Cứ 2 giờ kiểm tra sự sinh trưởng, phát triển của giống bằng cách đo độ giảm chất chiết và đếm số lượng tế bào có trong một đơn vị thể tích dịch bằng kính hiển vi. Kiểm tra nhiệt độ phòng nuôi cấy sản xuất (12 - 150C). Kiểm tra nhiệt độ môi trường nuôi men bằng nhiệt kế ở thiết bị nhân giống. ™ Kiểm tra quá trình lên men: Kiểm tra nhiệt độ của dịch lên men (28 - 300C). Kiểm tra tốc độ giảm độ chiết qua các thời kỳ lên men. Quan sát lớp bọt trên bề mặt dịch và mức độ sủi bọt. Kiểm tra sự nhiễm khuẩn và xác định giá trị pH của dịch. Kiểm tra mức độ kết lắng của huyền phù. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -92- GVHD: ThS. Phan Thị Bích Ngọc Thiết kế nhà máy nước giải khát lên men SVTH: Nguyễn Thị Sáng_Lớp 07H2LT Độ lên men biểu kiến. ™ Kiểm tra quá trình tàng trữ sản phẩm: Kiểm tra nồng độ CO2 và độ lên men biểu kiến trước khi đi lọc và ổn định. Hàm lượng CO2 > 0,3%. Kiểm tra mùi vị, độ trong của dịch lên men sau khi lọc. Kiểm tra nhiệt độ của dịch lên men trước khi lọc (1 - 20C). 9.2.3. Kiểm tra công đoạn thành phẩm Kiểm tra mức độ sạch của chai sau khi qua máy rửa, mức độ rót đầy, nhiệt độ và thời gian thanh trùng. 9.3. Kiểm tra thành phẩm 9.3.1. Nồng độ rượu và chất hòa tan ban đầu Nguyên tắc: chưng cất sản phẩm, xác định tỷ trọng 200C/200C của dịch cất. Xác đinh tỷ trọng 200C/200C của phần dịch chưng cất còn lại sau khi cân hoàn lại trọng lượng ban đầu. Xác định tỷ trọng của bã lọc 200C/200C và sử dụng công thức tính toán. 9.3.2. Độ nhớt. Xác định độ nhớt của sản phẩm bằng nhớt kế. 9.3.3. Độ màu. Xác định bằng phương pháp quang phổ. 9.3.4. Độ chua [6, tr 214] Xác định bằng phương pháp đo pH (phương pháp chuẩn độ). Nguyên tắc: lượng axit tổng số có trong sản phẩm là tổng lượng axit có thể định lượng bằng dung dịch kiềm chuẩn để đưa pH của sản phẩm tới 8,2 trong đó không tính đến axit cacbonic. 9.3.5. Hàm lượng CO2 [6, tr 216] Nguyên tắc: dùng NaOH tác dụng với H2CO3 để tạo ra muối cacbonat natri. Định lượng cacbonat natri tạo thành suy ra lượng CO2. Phản ứng chính: 2NaOH + H2CO3 = Na2CO3 + 2H2O NaOHdư + HCl = NaCl + H2O Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + CO2 + H2O. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -93- GVHD: ThS. Phan Thị Bích Ngọc Thiết kế nhà máy nước giải khát lên men SVTH: Nguyễn Thị Sáng_Lớp 07H2LT KẾT LUẬN Qua 4 tháng làm việc liên tục, được sự hướng dẫn chu đáo của cô giáo Phan Thị Bích Ngọc, cùng với sự nỗ lực của bản thân tìm tòi học hỏi qua nhiều tài liệu tham khảo khác nhau, đến nay đồ án của em đã được hoàn thành cơ bản. Nước giải khát lên men là một sản phẩm hoàn toàn mới và hầu như chưa có mặt trên thị trường Việt Nam. Do đó việc tiếp xúc với thực tế sản xuất bị hạn chế, trong quá trình làm đồ án các số liệu cũng như áp dụng vào thực tiễn có tính chính xác không cao. Tuy nhiên thông qua đồ án em cũng đã tích lũy nhiều kiến thức bổ ích cho bản thân và rút ra được một số bài học kinh nghiệm cơ bản: + Nắm được các bước cơ bản để thiết kế một nhà máy sản xuất thực phẩm. + Nắm được cách bố trí thiết bị trong phân xưởng sản xuất. + Cách thức tổ chức sản xuất trong một nhà máy. + Hiểu biết hơn về khoa học công nghệ lên men. + Củng cố và áp dụng những kiến thức đã được học vào đồ án. Mặc dù vậy, trong quá trình thiết kế đồ án này không tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong được sự chỉ dẫn, giúp đỡ của quý thầy cô và các bạn để đồ án được hoàn chỉnh hơn. Để có kết quả này, em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn và giúp đỡ nhiệt tình của Cô Phan Thị Bích Ngọc trong suốt thời gian qua. Đà Nẵng, ngày 15 tháng 5 năm 2009 Sinh viên thực hiện Nguyễn Thị Sáng ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -94- GVHD: ThS. Phan Thị Bích Ngọc Thiết kế nhà máy nước giải khát lên men SVTH: Nguyễn Thị Sáng_Lớp 07H2LT TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt: 1. Bùi Ái (2005), Công nghệ lên men ứng dụng trong công nghệ thực phẩm. NXB ĐHQG –TP HCM. 2. Đoàn Dụ, Mai Văn Lề, Bùi Đức Hưng (1983), Công nghệ và máy chế biến lương thực, NXB KH&KT. 3. Đặng Quang Hải (2007), Bài giảng thiết bị thực phẩm, Trường CĐ Lương Thực – Thực Phẩm. 4. GS.TS. Nguyễn Thị Hiền (Chủ biên), Khoa học - Công nghệ malt và bia, NXB KH&KT, 2009. 5. Bùi Đức Hợi (Chủ biên), Kỹ thuật chế biến lương thực, NXB KH&KT, 2007. 6. PGS. TS. Lê Thanh Mai (Chủ biên), Các phương pháp phân tích ngành công nghệ lên men, NXB KH&KT 2005. 7. Lê Văn Việt Mẫn (2006), Công nghệ sản xuất thức uống, NXB ĐHQG-TP HCM. 8. ThS. Phan Bích Ngọc (1991), Công nghệ lên men, NXB Đà Nẵng. 9. Trần Văn Phú, Lê Nguyên Đương, Kỹ thuật sấy nông sản, NXB KH&KT,1991. 10. ThS. Trần Thế Truyền (2006), Cơ sở thiết kế nhà máy, ĐH Đà Nẵng – Trường ĐH Bách Khoa. 11. TS. Trần Xoa, PGS, TS. Nguyễn Trọng Khuông, KS. Hồ Lê Viên (2004), Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất T.1, NXB KH&KT Hà Nội. 12. TS. Trần Xoa, PGS, TS. Nguyễn Trọng Khuông, TS. Phạm Xuân Toản (2004), Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất T.2, NXB KH&KT Hà Nội. Tiếng Nga: 13. Ц.Р.Зайчик, ОБОРУДОВАНИΕ ΠРΕДПРИЯТИЙ ВИНОДЕАЬЧЕСΚОЙП РОМЬΙШΛЕΗΗОСΤИ, МОСΚВА, 1977. Trang Web: 14.ủ/TiềmnăngĐịnhhướng/Tiềmnăng/tabid /93/Default.aspx (26/02/2009). 15. ceDetail&ItemID=44&IDNHOM=2 (17/03/2009). ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -95- GVHD: ThS. Phan Thị Bích Ngọc Thiết kế nhà máy nước giải khát lên men SVTH: Nguyễn Thị Sáng_Lớp 07H2LT MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU ................................................................................................................ 1 CHƯƠNG 1: LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT ............................................ 2 CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU NGUYÊN LIỆU 2.1. Nguyên liệu........................................................................................ 4 2.2. Chất hỗ trợ kỹ thuật ........................................................................... 6 2.3. Vi sinh vật giống ............................................................................... 8 CHƯƠNG 3: DẤY CHUYỀN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT 3.1. Dây chuyền công nghệ sản xuất ........................................................ 10 3.2. Thuyết minh dây chuyền sản xuất ..................................................... 11 3.2.1. Làm sạch......................................................................................... 11 3.2.2. Nghiền nguyên liệu......................................................................... 12 3.2.3. Nấu nguyên liệu.............................................................................. 14 3.2.4. Lọc và rửa bã .................................................................................. 18 3.2.5. Phối chế dịch lên men..................................................................... 19 3.2.6. Lên men .......................................................................................... 20 3.2.7. Làm lạnh và lọc trong ..................................................................... 22 3.2.8. Ổn định nước giải khát sau khi lọc .....................................................22 3.2.9. Chiết rót .......................................................................................... 22 3.2.10. Thanh trùng................................................................................... 23 3.2.11.Kiểm tra và dán nhãn..................................................................... 23 CHƯƠNG 4: TÍNH CÂN BẰNG SẢN PHẨM 4.1. Số liệu ban đầu................................................................................... 24 4.2. Tiêu hao nguyên liệu qua từng công đoạn......................................... 24 4.3. Tính cân bằng cho 100kg nguyên liệu............................................... 25 4.4. Kế hoạch sản xuất của nhà máy......................................................... 29 4.5. Tính lượng nguyên liệu nấu trong một ngày ..................................... 30 4.6. Tính cân bằng vật chất cho một ngày ................................................ 30 4.7. Tính bao bì ......................................................................................... 32 CHƯƠNG 5: TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ 5.1. Công đoạn xử lý nguyên liệu............................................................. 35 5.2. Công đoạn chuẩn bị dịch lên men...................................................... 40 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -96- GVHD: ThS. Phan Thị Bích Ngọc Thiết kế nhà máy nước giải khát lên men SVTH: Nguyễn Thị Sáng_Lớp 07H2LT 5.3. Công đoạn lên men ............................................................................ 48 5.4. Công đoạn hoàn thiện sản phẩm........................................................ 56 5.5. Tính và chọn bơm.............................................................................. 59 CHƯƠNG 6: TÍNH TỔ CHỨC VÀ XÂY DỰNG CỦA NHÀ MÁY 6.1. Tính tổ chức ....................................................................................... 65 6.2. Tính xây dựng.................................................................................... 68 CHƯƠNG 7: TÍNH HƠI - NƯỚC 7.1. Tính hơi.................................................................. ........................... 74 7.1.1. Tính nhiệt cho nồi thơm hoá........................................................... 74 7.1.2. Tính nhiệt cho nồi đường hóa......................................................... 78 7.1.3. Tính nhiệt cho nồi nấu xirô............................................................. 81 7.1.4. Tính nhiệt cho nồi nấu nước nóng .................................................. 83 7.1.5. Lượng hơi nước dùng cho phân xưởng nấu.................................... 84 7.1.6. Lượng hơi nước dùng cho phân xưởng chiết.................................. 84 7.1.7. Lượng hơi cần cung cấp trong một ngày để sản xuất ..................... 84 7.1.8. Lượng hơi cần cung cấp để vệ sinh thiết bị và các mục đích khác 85 7.1.9. Tính và chọn lò hơi ......................................................................... 85 7.2. Tính nước........................................................................................... 85 7.2.1. Nước dùng cho phân xưởng nấu..................................................... 85 7.2.2. Nước dùng cho lò hơi ..................................................................... 85 7.2.3. Nước dùng cho phân xưởng lên men.............................................. 86 7.2.4. Nước dùng cho chiết rót, rửa chai, thanh trùng .............................. 86 7.2.5. Nước dùng cho hệ thống lạnh......................................................... 86 7.2.6. Nước dùng cho sinh hoạt ................................................................ 86 CHƯƠNG 8: AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ VỆ SINH XÍ NGHIỆP 8.1. An toàn lao động................................................................................ 87 8.2. Vệ sinh xí nghiệp ............................................................................... 88 CHƯƠNG 9: KIỂM TRA SẢN XUẤT VÀ SẢN PHẨM 9.1. Kiểm tra nguyên liệu ......................................................................... 90 9.2. Kiểm tra các công đoạn sản xuất ....................................................... 91 9.3. Kiểm tra thành phẩm ......................................................................... 92 KẾT LUẬN .................................................................................................... 93 TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................... 94