Đồ án Thiết kế phân xưởng sản xuất bột cacao

Phaàn 1: Toång quan veà nguyeân lieäu 1.1. Ñaëc ñieåm thöïc vaät hoïc caây ca cao: Ca cao thuoäc hoï Sterculiaceae, gioáng Theobroma, loaøi Ca cao, coù nguoàn goác töø mieàn nam Chaâu Phi. Ca cao laø caây coâng nghieäp daøi ngaøy, troàng thích hôïp ôû vuøng nhieät ñôùi, thaân goã, cao 5 – 7 m (thöôøng phaùt trieån döôùi taùn). Sau khi troàng 3 – 4 naêm, caây baét ñaàu ra traùi, sau 10 naêm thì caây phaùt trieån hoaøn thieän. Caây ca cao coù theå cho thu hoaïch quaû ñeán 50 naêm. Hoa nhoû, ñöôøng kính khoaûng 15mm, coù maøu vaøng, ñoû, traéng hay tím tuøy theo loaøi. Hoa moïc tröïc tieáp töø thaân vaø caønh, thuoäc loaïi löôõng tính vaø thuï phaán chuû yeáu laø nhôø coân truøng. 0,5% hoa nôû taïo quaû, trong ñoù 90% quaû non seõ bò khoâ vaø ruïng. Quaû phaùt trieån trong 5 – 6 thaùng, maøu saéc bieán ñoåi tuøy theo loaøi. Quaû ca cao coù kích thöôùc lôùn, khoâng nöùt. Trong quaû thöôøng coù 5 haøng haït baùm xung quanh cuøi. Moãi haït coù lôùp voû nhaày bao quanh. Ñieàu kieän canh taùc: t0 = 20 – 300C, löôïng möa 1500 – 2000 mm/naêm, pH cuûa ñaát: 6,5 – 6,7, phaân boùn: ñaïm, kali vaø caùc khoaùng vi löôïng. 1.2. Caùc gioáng ca cao: Coù 3 gioáng ca cao chuû yeáu laø gioáng Forastero, Criollo vaø Trinitario. 1.2.1. Gioáng Forastero: Xuaát xöù töø Taây Phi, Brazil, Indonesia, Malaysia. Ñaëc tính thöïc vaät: quaû khi chín maøu vaøng, hình daøi, nhoïn, ít khía, maët trôn, haït hôi leùp, luùc töôi coù vò chaùt ñaéng, 60 – 80 haït/quaû. Chaát löôïng trung bình, naêng suaát cao vaø khaùng saâu beänh toát, chieám 80% thò phaàn ca cao theá giôùi. ÔÛ Vieät Nam, Forastero laø gioáng ñöôïc troàng nhieàu nhaát. 1.2.2. Gioáng Criollo: Xuaát xöù töø Nam Trung Myõ (Mehico, Colombia, Guatemala, …). Ñaëc tính thöïc vaät: quaû khi chín maøu ñoû saäm, hình daïng daøi, döôùi raát nhoïn, voû saàn suøi, haït töôi coù maøu traéng hoaëc hôi vaøng, haït khoâ muøi thôm maïnh, ít ñaéng, 20 – 40 haït/quaû. Naêng suaát thaáp vaø khaû naêng khaùng saâu beänh keùm nhöng chaát löôïng haït ca cao laø toát nhaát coù theå laøm ra loaïi chocolate ngon nhaát, chieám 5% thò phaàn ca cao theá giôùi. 1.2.3. Gioáng Trinitario: Ñaây laø gioáng ñöôïc lai taïo töø 2 gioáng Criollo vaø Forastero. Ñaëc ñieåm: mang tính chaát trung gian giöõa 2 gioáng treân: phoâi nhuõ maøu tím nhaït, quaû deït, quaû coù raõnh saâu khoâng roõ neùt, chöùa nhieàu hôn 40 haït/quaû. Naêng suaát cao vaø khaû naêng khaùng beänh toát, ñaây laø gioáng coù chaát löôïng trung bình, chieám 10 – 15% thò tröôøng ca cao theá giôùi. 1.3. Thaønh phaàn hoùa hoïc cuûa haït ca cao: Baûng 1.1: Thaønh phaàn cuûa haït ca cao STT Thaønh phaàn (%w/w) Phoâi nhuõ Cuøi Voû haït 1 Nöôùc 35 84,5 9,4 2 Cellulose 3,2 - 13,8 3 Tinh boät 4,5 - 46 4 Pentosan 4,9 2,7 - 5 Saccharose - 0,7 - 6 Glucose + Fructose 1,1 10 - 7 Bô ca cao 31,3 - 3,8 8 Protein 8,4 0,6 18 9 Theobromine 2,4 - - 10 Enzym 0,8 - - 11 Polyphenol 5,2 - 0,8 12 Acid 0,6 0,7 - 13 Muoái khoaùng 2,6 0,8 8,2 1. 4. Ñaëc tính vaø vai troø cuûa thaønh phaàn hoùa hoïc trong haït ca cao: 1.4.1. Bô ca cao: Bô ca cao laø chaát beùo ñöôïc chieát töø haït ca cao ñaõ xay vaø loaïi maàm hoaëc thu ñöôïc töø quaù trình eùp trong qui trình saûn xuaát boät ca cao. Ñaëc tính quan troïng cuûa bô ca cao: coù traïng thaùi raén ôû nhieät ñoä thöôøng, noùng chaûy ôû 350C Baûng 1.2: Thaønh phaàn acid beùo trong bô ca cao STT Teân glycerid Phaàn traêm (%) Nhieät ñoä noùng chaûy (0C) 1 Oleopanmetostearin 52 – 57 34,5 2 Oleodistearin 18 – 22 43,5 3 Oleodipanmitin 4 – 6 29 4 Dipanmitostearin 2,5 – 3,0 63 – 68 5 Dioleopanmitostearin 7 – 8 Nhieät ñoä thöôøng 6 Dioleostearin 6 – 12 Nhieät ñoä thöôøng 7 Oleolioleopanmitin 0,5 Nhieät ñoä thöôøng 8 Oleolioleostearin 4,5 Nhieät ñoä thöôøng 9 Acid beùo töï do 1,1 Nhieät ñoä thöôøng 1.4.2. Theobromine: Hình 1.1: Coâng thöùc hoùa hoïc theobromine Theobromine tinh khieát coù daïng boät vôùi tinh theå maøu traéng nhoû vaø coù vò ñaéng, thaêng hoa ôû nhieät ñoä 3080C. Theobromine laø moät chaát kích thích yeáu, ít nhieàu noù cuõng taùc ñoäng ñeán heä cô tim vaø heä thaàn kinh. Theobromine trong saûn phaåm vôùi haøm löôïng thaáp coù theå taïo caûm giaùc höng phaán nheï. 1.4.3. Caffeine: Hình 1.2: Coâng thöùc hoùa hoïc cuûa caffeine (1,3,7-Trimetylxantine) Caffeine coù daïng tinh theå maøu traéng, hình kim vaø coù vò ñaéng. Nhieät ñoä bay hôi laø 1000C, nhieät ñoä thaêng hoa laø 1800C vaø noùng chaûy laø 2350C, hoaø tan ñöôïc trong nöôùc aám. Caffeine ñöôïc xem nhö moät chaát kích thích vì coù khaû naêng taùc duïng ñeán heä thaàn kinh taïo ra caûm giaùc höng phaán, saûng khoaùi cho ngöôøi duøng. 1.4.4. Hôïp chaát polyphenol: Toång polyphenol (catechine, epicatechine, anthocyanine) trong haït ca cao töôi vaø ca cao ñaõ leân men phuï thuoäc vaøo töøng gioáng khaùc nhau. Polyphenol töø 2 loaøi khaùc nhau cuûa cuøng moät gioáng laø khaùc nhau veà thaønh phaàn vaø soá löôïng. Baûng 1.3: Thaønh phaàn caùc hôïp chaát polyphenol trong haït ca cao Thaønh phaàn Moâ haït (%w/w) Laù maàm (%w/w) Catechine 25 3 Leucocyanidine 21 2,5 Polymenoleucocyanidine 17,5 2,1 Anthocyanine 3 0,4 Hôïp chaát phenol toång 66,5 8 Hôïp chaát polyphenol coøn tham gia taïo maøu baèng phaûn öùng ngöng tuï taïo thaønh quinon. Trong quaù trình kieàm hoùa, hôïp chaát polyphenol taïo maøu saãm cho saûn phaåm boät ca cao. 1.4.5. Caùc acid höõu cô: Caùc acid höõu cô trong ca cao (1,2 – 1,6%w/w) ñöôïc hình thaønh chuû yeáu trong quaù trình leân men vaø phaàn lôùn laø acid acetic (hôïp chaát taïo muøi), acid citric (0,45 – 0,75% w/w), vaø acid oxalic (0,32 – 0,5% w/w). Acid höõu cô toàn taïi 2 daïng: + Acid höõu cô deã bay hôi: ñöôïc loaïi boû daàn trong quaù trình cheá bieán. + Acid höõu cô khoâng bay hôi: acid malic, acid tauric, acid ovalic… Phaàn 2: Cô sôû choïn ñòa ñieåm xaây döïng nhaø maùy Ñòa ñieåm ñöôïc choïn ñeå xaây döïng nhaø maùy laø khu coâng nghieäp Myõ Tho, xaõ Bình Ñöùc, thaønh phoá Myõ tho, tænh Tieàn Giang. Chuùng toâi choïn ñòa ñieåm treân laø do noù ñaõ ñaùp öùng ñöôïc caùc ñieàu kieän sau: 2.1. Quy moâ khu coâng nghieäp: Toång dieän tích laø 79,14 ha, trong ñoù: + Caùc cô sôû coâng nghieäp hieän coù: 27,78 ha + Toång dieän tích ñöa vaøo ñaàu tö môùi: 51,36 ha + Toång dieän tích ñöa vaøo khai thaùc kinh doanh môùi: 40,26 ha Toång voán ñaàu tö cô sôû haï taàng: 101323 trieäu ñoàng 2.2. Ñieàu kieän veà nguyeân lieäu: Nhaø maùy naèm ngay trong vuøng coù dieän tích troàng caây ca cao khaù lôùn, vaø beân caïnh laø tænh Beán Tre, laø 1 nôi cung caáp nguoàn nguyeân lieäu khaù doài daøo. Vaø moät ñieàu kieän raát thuaän lôïi laø ôû 2 tænh Tieàn giang vaø Beán tre ñaõ thaønh laäp caùc ñieåm thu mua nguyeân lieäu vaø sô cheá haït ca cao. Do ñoù, vôùi nhöõng thuaän lôïi treân, nguoàn nguyeân lieäu seõ ñöôïc ñaûm baûo ñeå cung caáp cho nhaø maùy hoaït ñoäng oån ñònh. 2.3. Ñieàu kieän veà giao thoâng vaän taûi: Khu coâng nghieäp caùch trung taâm thaønh phoá Myõ Tho khoaûng 3km veà phía taây. Phía baéc khu coâng nghieäp tieáp giaùp tænh loä 864, caùch quoác loä 1A hôn 4km. Phía nam daøi 2,4km tieáp giaùp vôùi soâng Tieàn, caùch cöûa bieån gaàn 60km theo ñöôøng soâng. Giao thoâng treân boä coù nhieàu truïc chính noái lieàn quoác loä 1A vaø quoác loä 60 ñi Beán Tre. Trong töông lai gaàn, khi caàu Raïch Mieãu hoaøn thaønh thì söï giao thoâng vôùi tænh Beán Tre seõ raát thuaän lôïi. Tænh loä 864 vöøa laø truïc giao thoâng chính vöøa laø truïc ñoái ngoaïi cuûa khu coâng nghieäp, noái lieàn vôùi quoác loä 1A. Heä thoáng quoác loä 60, tænh loä 864, 870, loä Trung An seõ ñöôïc naâng caáp noái lieàn vôùi 3 huyeän phía taây Tieàn Giang (Cai Laäy, Caùi Beø, Chaâu Thaønh) vaø qua thaønh phoá Myõ Tho noái lieàn vôùi 3 huyeän phía ñoâng Tieàn Giang bôûi quoác loä 50. Soâng Tieàn laø truïc giao thoâng ñöôøng thuûy lôùn cuûa trong nöôùc vaø quoác teá. Taøu 3000 T ra vaøo deã daøng, trong töông lai, neáu ñöôïc naïo veùt, taøu 5000 T coù theå tröïc tieáp ñeán khu coâng nghieäp vaø boác dôû haøng hoùa taïi caûng Myõ Tho. Caûng Myõ Tho coù coâng suaát boác dôõ 300000 T/naêm, ñang ñöôïc naâng caáp leân 550000 T/naêm. Vôùi nhöõng ñieàu kieän thaân lôïi treân, vieäc vaän chuyeån nguyeân lieäu tôùi nhaø maùy vaø vaän chuyeån saûn phaåm ñi tieâu thuï seõ raát deã daøng. 2.4. Ñieàu kieän veà cô sôû haï taàng: Khu coâng nghieäp ñaõ xaây döïng hoaøn chænh cô sôû haï taàng bao goàm: heä thoáng caáp thoaùt nöôùc, heä thoáng ñöôøng giao thoâng noäi boä vaø maïng löôùi ñieän trong toaøn khu, heä thoáng xöû lyù chaát thaûi coâng nghieäp, heä thoáng lieân laïc vieãn thoâng, heä thoáng phoøng chaùy chöõa chaùy, nhaø ñieàu haønh vaø caùc coâng trình phuï trôï khaùc, vôùi ñieàu kieän thuaän lôïi naøy seõ giuùp chuùng toâi tieát kieäm ñöôïc chi phí xaây döïng ban ñaàu cuõng nhö söï phaùt trieån trong töông lai. 2.5. Ñieàu kieän veà ñieän, nöôùc: Nguoàn ñieän ñöôïc ñaûm baûo cung caáp töø löôùi ñieän quoác gia qua caû hai truïc Phuù Laâm – Myõ Tho vaø Traø Noùc – Myõ Tho, ít aûnh höôûng ñeán saûn xuaát. Nguoàn nöôùc ñöôïc cung öùng bôûi nhaø maùy nöôùc Myõ Tho, coâng suaát 30000 m3/ngaøy naèm phía taây khu coâng nghieäp. Heä thoáng thoaùt nöôùc trong khu coâng nghieäp ñang ñöôïc ñaàu tö xaây döïng. 2.6. Ñieàu kieän veà löïc löôïng lao ñoäng: Khu coâng nghieäp naèm ôû thaønh phoá Myõ tho, ñaëc bieät, hieän nay beân caïnh khu coâng nghieäp laø khu daân cö vöøa ñöôïc qui hoaïch, do ñoù nguoàn nhaân löïc lao ñoäng laø khaù doài daøo. 2.7. Ñieàu kieän veà thò tröôøng: Nhaø maùy naèm gaàn vôùi caùc thò tröôøng lôùn nhö thaønh phoá Hoà chí Minh, caùc tænh mieàn Taây Nam Boä (Caàn Thô, Vónh Long…), caùc tænh mieàn Ñoâng Nam Boä (Ñoàng Nai, Bình Döông…) do ñoù vaán ñeà tieâu thuï saûn phaåm laø khaù deã daøng. Phaàn 3: Qui trình coâng ngheä 3.1. Qui trình coâng ngheä saûn xuaát boät ca cao: Haït ca cao Xöû lyù nhieät hoàng ngoaïi Rang Nghieàn Kieàm hoùa Na2CO3 Laøm saïch Taïp chaát Taùch voû Voû EÙp bô Bô ca cao Ñaùnh tôi Boät ca cao Phaân loaïi Bao goùi Bao bì Hình 3.1: Qui trình coâng ngheä saûn xuaát boät ca cao 3.2. Thuyeát minh qui trình coâng ngheä: 3.2.1. Laøm saïch: Muïc ñích: Chuaån bò cho caùc quaù trình tieáp theo, nhaèm loaïi boû caùc taïp chaát trong khoái haït ca cao nhö ñaát, caùt, ñaù vaø ñaët bieät laø caùc maûnh vuïn kim loaïi. 3.2.2. Xöû lyù nhieät hoàng ngoaïi: Muïc ñích: Chuaån bò cho quaù trình taùch voû, laøm yeáu caùc lieân keát giöõa voû vaø nhaân ca cao. Döôùi taùc duïng cuûa tia hoàng ngoaïi voû ca cao seõ ñöôïc laøm noùng nhanh choùng vaø nöôùc seõ boác hôi laøm phoàng voû taïo ñieàu kieän cho vieäc taùch voû deã daøng. Ngaên chaën vieäc khueách taùn bô ca cao töø nhaân ra voû ca cao, giaûm toån thaát chaát beùo trong nhaân. Thoâng soá kyõ thuaät: Thôøi gian xöû lyù nhieät hoàng ngoaïi: 2 – 3 phuùt 3.2.3. Taùch voû: Muïc ñích: Chuaån bò cho quaù trình kieàm hoùa, quaù trình taùch voû ra khoûi nhaân taïo ñieàu kieän cho quaù trình kieàm hoùa nhaân ca cao xaûy ra deã daøng. Thoâng soá kyõ thuaät: + Tæ leä voû coøn soùt laïi trong khoái ca cao laø 0,2% (w/w) + Tæ leä nhaân /voû ñöôïc taùch ra laø 88/12 (w/w) 3.2.4. Kieàm hoùa: Muïc ñích: + Muïc ñích cheá bieán: taïo maøu, muøi, vò ñaëc tröng cho ca cao. + Muïc ñích hoaøn thieän: caûi thieän chæ tieâu caûm quan veà maøu, muøi, vò (taïo maøu naâu saãm ñaëc tröng, taêng cöôøng muøi thôm cho ca cao, giaûm vò chaùt, vò chua) Thoâng soá kyõ thuaät: + Nhieät ñoä kieàm hoùa: 80 – 850C + Thôøi gian kieàm hoùa: 60 phuùt + pH: taêng töø 4,5 – 5 ñeán 6,8 -7 + Hoùa chaát: Na2CO3 ,K2CO3 ..(Haøm löôïng 2,5% khoái löôïng ca cao) 3.2.5. Rang: Muïc ñích: + Muïc ñích chuaån bò cho quaù trình nghieàn, aåm cuûa nhaân ca cao ñöôïc giaûm xuoáng 2% taïo ñieàu kieän thuaän lôïi cho quaù trình nghieàn. + Muïc ñích cheá bieán: laøm bieán ñoåi caùc hôïp chaát maøu vaø muøi coù trong ca cao taïo maøu, muøi, vò ñaëc tröng cho ca cao. + Muïc ñích baûo quaûn: voâ hoaït enzym, tieâu dieät vi sinh vaät Thoâng soá kyõ thuaät: + Nhieät ñoä rang: 110 – 1350C + Thôøi gian rang: 15 – 30 phuùt 3.2.6. Nghieàn: Muïc ñích: + Muïc ñích chuaån bò cho quaù trình eùp bô ca cao, quaù trình nghieàn laøm giaûm kích thöôùc nhaân ca cao, taïo neân moät khoái ca cao daïng seät, ñaëc taïo thuaän lôïi cho quaù trình eùp bô ca cao. + Muïc ñích cheá bieán: chuyeån nhaân ca cao thaønh daïng boät Thoâng soá kyõ thuaät: + Ñoä aåm nhaân ca cao: 2% + Nhieät ñoä nghieàn: 34 – 350C + Kích thöôùc haït sau nghieàn: 50 – 300 µm 3.2.7. EÙp bô: Muïc ñích: + Muïc ñích hoaøn thieän: eùp bô nhaèm taùch bôùt chaát beùo trong ca cao nghieàn, giuùp cho vieäc taïo thaønh saûn phaåm boät ca cao deã daøng vaø boät ca cao thaønh phaåm khoâng bò chaûy loûng ôû nhieät ñoä thöôøng. + Muïc ñích baûo quaûn: boät ca cao seõ baûo quaûn ñöôïc laâu do giaûm hieän töôïng oxi hoùa chaát beùo. + Muïc ñích khai thaùc: thu ñöôïc bô ca cao phuïc vuï cho vieäc saûn xuaát chocolate. Thoâng soá kyõ thuaät: + Nhieät ñoä ca cao khi eùp bô: 90 – 1000C + AÙp löïc eùp: 380 – 410 kg/cm2 + Thôøi gian eùp: 15 – 30 phuùt 3.2.8. Ñaùnh tôi: Muïc ñích: Hoaøn thieän: ñaùnh tôi khoái baùnh ca cao thaønh nhöõng haït coù kích thöôùc nhoû, xeù nhoû baùnh ca cao thaønh daïng boät. Thoâng soá kyõ thuaät: + Nhieät ñoä ca cao nhaäp lieäu: 43 – 450C + Nhieät ñoä ca cao thaùo lieäu: 21 – 240C + Ñoä aåm khoâng khí laøm nguoäi: 50 – 60% 3.2.9. Phaân loaïi: Muïc ñích: Hoaøn thieän: phaân chia boät nghieàn mòn ra töøng loaïi theo ñoä lôùn cuûa haït, taïo saûn phaåm boät ca cao coù kích thöôùc haït ñoàng nhaát. Thoâng soá kyõ thuaät: Kích thöôùc haït: 75 µm 3.2.10. Bao goùi: Muïc ñích: + Muïc ñích hoaøn thieän: taêng giaù trò caûm quan cho saûn phaåm + Muïc ñích baûo quaûn: baûo quaûn saûn phaåm traùnh tieáp xuùc vôùi khoâng khí, aùnh saùng. Phaàn 4: Tính caân baèng vaät chaát 4.1. Tính caân baèng vaät chaát: _ Tính chaát cuûa nguyeân lieäu haït ca cao: Ñoä aåm (w/w): 8% Beùo (w/w): 55% Taïp chaát (w/w): 2% Baûng 4.1: Tính chaát cuûa caùc saûn phaåm STT Saûn phaåm boät ca cao Beùo (w/w) 1 Haøm löôïng beùo cao 20% 2 Haøm löôïng beùo trung bình 15% 3 Haøm löôïng beùo thaáp 10% Baûng 4.2: Toån thaát qua töøng quaù trình STT Quaù trình Toån thaát (% w/w) 1 Laøm saïch 0,5 2 Xöû lyù nhieät hoàng ngoaïi 0,5 3 Taùch voû 1 4 Kieàm hoùa 0,5 5 Rang 1 6 Nghieàn 0,5 7 EÙp bô 0,5 8 Ñaùnh tôi 0,5 9 Phaân loaïi 0,5 10 Bao goùi 0,5 _ Tính cho 100 kg haït ca cao G=100 kg _ Khoái löôïng haït ca cao sau khi laøm saïch G1: + Taùch taïp chaát 2% vaø toån thaát 0.5% G1 = G * (100 - (2 + 0,5)) /100 = 100 * (100 - (2 + 0,5)) /100 = 97,5 kg _ Khoái löôïng haït ca cao sau khi xöû lyù nhieät hoàng ngoaïi G2: + Haøm aåm giaûm töø 8% xuoáng 6% vaø toån thaát 0,5% G2 = G1 * ((100 – 8) / (100 – 6)) * ((100 – 0,5) / 100) = 97,5 * ((100 – 8) / (100 – 6)) * ((100 – 0,5) / 100) = 94,948 kg _ Khoái löôïng nhaân ca cao sau khi taùch voû G3 : + Taùch voû 12% vaø toån thaát 1% G3 = G2 * (100 – (12 + 1)) / 100 = 94,948 * (100 – (12 + 1)) / 100 = 82,605 kg _ Khoái löôïng nhaân ca cao sau khi kieàm hoùa G4: + Haøm aåm taêng töø 6% ñeán 20%, löôïng kieàm theâm vaøo chieám 2,5% vaø toån thaát 0,5% G4 = (G3 * (100 – 6) / (100 – 20) + G3 * 2,5 / 100) * (( 100 – 0,5) / 100) = (82,605 * (100 – 6) / (100 – 20) + 82,605 * 2,5 / 100) * (( 100 – 0,5) / 100) = 98,630 kg _ Khoái löôïng nhaân ca cao sau khi rang G5: + Haøm aåm giaûm töø 20% xuoáng 2% vaø toån thaát 1% G5 = G4 * ((100 – 20) / (100 – 2)) * ((100 – 0,5) / 100) = 98,630 * ((100 – 20) / (100 – 2)) * ((100 – 0,5) / 100) = 80,112 kg _ Khoái löôïng ca cao khoái sau khi nghieàn G6: + Toån thaát 0,5% G6 = G5 * (100 – 0,5) / 100 = 80,112 * (100 – 0,5) / 100 = 79,711 kg Tính cho quaù trình saûn xuaát boät ca cao coù haøm löôïng beùo cao 20%: _ Khoái löôïng boät ca cao sau quaù trình eùp bô GC1: + Haøm löôïng beùo giaûm töø 55% xuoáng 20% vaø toån thaát 0,5% GC1 = G6 * ((100 – 55) / (100 – 20)) * ((100 – 0,5) / 100) = 79,711 * ((100 – 55) / (100 – 20)) * ((100 – 0,5) / 100) = 44,613 kg _ Khoái löôïng bô ca cao thu ñöôïc sau quaù trình eùp bô GB1 : GB1 = G6 * ((55 – 20) / 100) * ((100 – 0,5) / 100) = 79,711 * ((55 – 20) / 100) * ((100 – 0,5) / 100) = 27,759 kg _ Khoái löôïng boät ca cao thaønh phaåm sau caùc quaù trình ñaùnh tôi, phaân loaïi, bao goùi GC2: + ÔÛ moãi quaù trình toån thaát laø 0,5% GC2 = GC1 * ((100 – 0,5) /100) * ((100 – 0,5) /100) * ((100 – 0,5) /100) = 44,613 * ((100 – 0,5) /100) * ((100 – 0,5) /100) * ((100 – 0,5) /100) = 43,947 kg Tính cho quaù trình saûn xuaát boät ca cao coù haøm löôïng beùo trung bình 15%: _ Khoái löôïng boät ca cao sau quaù trình eùp bô GTB1: + Haøm löôïng beùo giaûm töø 55% xuoáng 15% vaø toån thaát 0,5% GTB1 = G6 * ((100 – 55) / (100 – 15)) * ((100 – 0,5) / 100) = 79,711 * ((100 – 55) / (100 – 15)) * ((100 – 0,5) / 100) = 41,989 kg _ Khoái löôïng bô ca cao thu ñöôïc sau quaù trình eùp bô GB2 : GB2 = G6 * ((55 – 15) / 100) * ((100 – 0,5) / 100) = 79,711 * ((55 – 15) / 100) * ((100 – 0,5) / 100) = 31,725 kg _ Khoái löôïng boät ca cao thaønh phaåm sau caùc quaù trình ñaùnh tôi, phaân loaïi, bao goùi GTB2: + ÔÛ moãi quaù trình toån thaát laø 0,5% GTB2 = GTB1 * ((100 – 0,5) /100) * ((100 – 0,5) /100) * ((100 – 0,5) /100) = 41,989 * ((100 – 0,5) /100) * ((100 – 0,5) /100) * ((100 – 0,5) /100) = 41,362 kg Tính cho quaù trình saûn xuaát boät ca cao coù haøm löôïng beùo thaáp 10%: _ Khoái löôïng boät ca cao sau quaù trình eùp bô GT1: + Haøm löôïng beùo giaûm töø 55% xuoáng 10% vaø toån thaát 0,5% GT1 = G6 * ((100 – 55) / (100 – 10)) * ((100 – 0,5) / 100) = 79,711 * ((100 – 55) / (100 – 10)) * ((100 – 0,5) / 100) = 39,656 kg _ Khoái löôïng bô ca cao thu ñöôïc sau quaù trình eùp bô GB3 : GB3 = GT * ((55 – 10) / 100) * ((100 – 0,5) / 100) = 79,711 * ((55 – 10) / 100) * ((100 – 0,5) / 100) = 35,691 kg _ Khoái löôïng boät ca cao thaønh phaåm sau caùc quaù trình ñaùnh tôi, phaân loaïi, bao goùi GT2: + ÔÛ moãi quaù trình toån thaát laø 0,5% GT2 = GT1 * ((100 – 0,5) /100) * ((100 – 0,5) /100) * ((100 – 0,5) /100) = 39,656 * ((100 – 0,5) /100) * ((100 – 0,5) /100) * ((100 – 0,5) /100) = 39,064 kg Baûng 4.3: Khoái löôïng saûn phaåm sau moãi quaù trình theo 100kg nguyeân lieäu STT Quaù trình Saûn phaåm Khoái löôïng (kg) 1 Laøm saïch Haït ca cao 97,5 2 Xöû lyù nhieät hoàng ngoaïi Haït ca cao 94,948 3 Taùch voû Nhaân ca cao 82,605 4 Kieàm hoùa Nhaân ca cao 98,630 5 Rang Nhaân ca cao 80,112 6 Nghieàn Ca cao khoái 79,711 7 EÙp bô Boät ca cao (20% beùo) Boät ca cao (15% beùo) Boät ca cao (10% beùo) 44,613 41,989 39,656 8 Ñaùnh tôi Boät ca cao (20% beùo) Boät ca cao (15% beùo) Boät ca cao (10% beùo) 44,390 41,779 39,458 9 Phaân loaïi Boät ca cao (20% beùo) Boät ca cao (15% beùo) Boät ca cao (10% beùo) 44,168 41,570 39,261 10 Bao goùi Boät ca cao (20% beùo) Boät ca cao (15% beùo) Boät ca cao (10% beùo) 43,947 41,362 39,064 4.2. Tính theo naêng suaát nhaø maùy: _ Naêng suaát nhaø maùy theo nguyeân lieäu: Q = 3600 taán / naêm _ Lòch laøm vieäc cuûa nhaø maùy: + 1 ngaøy : 16 giôø + 1 tuaàn : 6 ngaøy + 1 thaùng : 25 ngaøy + 1 naêm : 300 ngaøy _ Thôøi gian laøm vieäc cuûa nhaø maùy: + 1 ngaøy laøm 2 ca + Ca 1 : 6h30 – 14h30 (8 giôø) + Ca 2 : 14h30 – 22h30 (8 giôø) _ Khoái löôïng nguyeân lieäu söû duïng cho 1 ngaøy: Qngaøy = Q / 300 = 3600 / 300 = 12 taán / ngaøy = 12000 kg / ngaøy _ Nhaø maùy chuùng toâi saûn xuaát caùc loaïi saûn phaåm boät ca cao theo lòch sau: + Thöù 2 vaø thöù 5: saûn xuaát boät ca cao haøm löôïng beùo cao 20% (w/w) + Thöù 3 vaø thöù 6: saûn xuaát boät ca cao haøm löôïng beùo trung bình 15% (w/w) + Thöù 4 vaø thöù 7: saûn xuaát boät ca cao haøm löôïng beùo thaáp 10% (w/w) _ Saûn phaåm cuûa quaù trình tröôùc seõ laø nguyeân lieäu cho quaù trình sau. Chuùng ta laäp ñöôïc baûng khoái löôïng nguyeân lieäu cho moãi quaù trình cho 1 ngaøy saûn xuaát. Baûng 4.4: Khoái löôïng nguyeân lieäu cho moãi quaù trình cho 1 ngaøy saûn xuaát STT Quaù trình Nguyeân lieäu Khoái löôïng (kg) 1 Laøm saïch Haït ca cao 12000 2 Xöû lyù nhieät hoàng ngoaïi Haït ca cao 11700 3 Taùch voû Haït ca cao 11393,76 4 Kieàm hoùa Nhaân ca cao Dung dòch kieàm 9912,6 247,812 5 Rang Nhaân ca cao 11835,6 6 Nghieàn Nhaân ca cao 9613,44 7 EÙp bô Ca cao khoái 9565,32 8 Ñaùnh tôi Boät cc (20% beùo) Boät cc (15% beùo) Boät cc (10% beùo) 5353,56 5038,68 4758,72 9 Phaân loaïi Boät cc (20% beùo) Boät cc (15% beùo) Boät cc (10% beùo) 5326,8 5013,48 4734,96 10 Bao goùi Boät cc (20% beùo) Boät cc (15% beùo) Boät cc (10% beùo) 5300,16 4988,4 4711,32 Phaàn 5: Tính vaø choïn thieát bò 5.1. Thieát bò laøm saïch: _ Khoái löôïng haït ca cao caàn laøm saïch: M1 = 12000 kg _ Thôøi gian thieát bò laøm saïch hoaït ñoäng: T1 = 12 giôø _ Naêng suaát thieát keá cuûa thieát bò laøm saïch: N1 = M1 / T1 = 12000 kg / 12 giôø = 1000 kg/h _ Chuùng ta ñaët haøng thieát bò laøm saïch cuûa haõng GW – BARTH vôùi caùc thoâng soá kyõ thuaät: + Naêng suaát: 1200 kg/h 5.2. Thieát bò xöû lyù nhieät hoàng ngoaïi: _ Khoái löôïng haït ca cao caàn xöû lyù nhieät hoàng ngoaïi: M2 = 11700 kg _ Thôøi gian thieát bò xöû lyù nhieät hoàng ngoaïi hoaït ñoäng: T2 = 12 giôø _ Naêng suaát thieát keá cuûa thieát bò xöû lyù nhieät hoàng ngoaïi: N2 = M2 / T2 = 11700 kg / 12 giôø = 975 kg/h _ Chuùng ta ñaët haøng thieát bò xöû lyù nhieät hoàng ngoaïi cuûa haõng GW – BARTH vôùi caùc thoâng soá kyõ thuaät: + Naêng suaát: 1200 kg/h + Thôøi gian xöû lyù nhieät hoàng ngoaïi: 5 phuùt 5.3. Thieát bò taùch voû: _ Khoái löôïng haït ca cao caàn taùch voû: M3 = 11393,76 kg _ Thôøi gian thieát bò taùch voû hoaït ñoäng: T3 = 12 giôø _ Naêng suaát thieát keá cuûa thieát bò taùch voû: N3 = M3 / T3 = 11393,76 kg / 12 giôø = 949,48 kg/h _ Choïn thieát bò taùch voû Type 90 cuûa haõng FELL & COMPANY INTERNATIONAL _ Thieát bò coù caùc thoâng soá kyõ thuaät: + Naêng suaát: 1200 kg/h + Ñieän naêng (ñieän 3 pha, taàn soá 50 Hz): 10 kW + Kích thöôùc (daøi x roäng x cao): 8280 x 2650 x 4000 mm + Dieän tích yeâu caàu: 9500 x 3750 mm + Theå tích yeâu caàu: 39 m3 +Taûi troïng tónh: 2650 kg +Taûi troïng ñoäng: 5630 kg 5.4. Thieát bò kieàm hoùa: _ Thôøi gian kieàm hoùa 1 meû: T4 = 1 giôø _ Ñeå cho nhaø maùy coù theå hoaït ñoäng lieân tuïc, thieát bò kieàm hoùa seõ hoaït ñoäng 12 giôø trong 1 ngaøy. _ Soá löôïng meû thieát bò kieàm hoùa thöïc hieän trong 1 ngaøy: n = 12 / 1 = 12 meû _ Khoái löôïng nhaân ca cao caàn kieàm hoùa cho 1 meû: M4 = 9912,6 / 12 = 826,05 kg _ Khoái löôïng dung dòch kieàm caàn: M4’ = M4 * 2,5% = 826,05 * (2,5 / 100) = 20,651 kg _ Thôøi gian kieàm hoùa 1 meû: T4 = 1 giôø _ Naêng suaát thieát keá cuûa thieát bò kieàm hoùa: N4 = (M4 + M4’) / T4 = (826,05 + 20,651) kg / 1 giôø = 846,701 kg/h _ Chuùng ta ñaët haøng thieát bò kieàm hoùa cuûa haõng AMIXON vôùi caùc thoâng soá kyõ thuaät: + Naêng suaát: 1000 kg/h + Nhieät ñoä kieàm hoùa: 80 – 850C + Thôøi gian kieàm hoùa: 60 phuùt 5.5. Thieát bò rang: _ Khoái löôïng nhaân ca cao caàn rang: M5 = 11835,6 kg _ Thôøi gian thieát bò rang hoaït ñoäng: T5 = 12 giôø _ Naêng suaát thieát keá cuûa thieát bò rang: N5 = M5 / T5 = 11835,6 kg / 12 giôø = 986,30 kg/h _ Choïn thieát bò rang Type 304/1 cuûa haõng FELL & COMPANY INTERNATIONAL _ Thieát bò coù caùc thoâng soá kyõ thuaät: + Naêng suaát: 1250 kg/h + Ñieän naêng tieâu thuï: 15 kW + Kích thöôùc (daøi x roäng x cao): 2900 x 2230 x 3965 mm + Dieän tích yeâu caàu: 5000 x 4000 mm + Theå tích yeâu caàu: 34 m3 +Taûi troïng tónh: 3500 kg +Taûi troïng ñoäng: 4850 kg 5.6. Thieát bò nghieàn: _ Khoái löôïng nhaân ca cao caàn nghieàn: M6 = 9613,44 kg _ Thôøi gian thieát bò nghieàn hoaït ñoäng: T6 = 12 giôø _ Naêng suaát thieát keá cuûa thieát bò nghieàn: N6 = M6 / T6 = 9613,44 kg / 12 giôø = 801,12 kg/h _ Choïn thieát bò nghieàn Type 310H cuûa haõng FELL & COMPANY INTERNATIONAL _ Thieát bò coù caùc thoâng soá kyõ thuaät: + Naêng suaát: 1000 kg/h + Nöôùc laïnh (150C) caàn: 0,5 m3/h + Ñieän naêng tieâu thuï: 47 kW + Kích thöôùc maùy (daøi x roäng x cao): 1825 x 995 x 2405 mm + Kích thöôùc baûng ñieàu khieån (daøi x roäng x cao): 1000 x 400 x 1600 mm + Dieän tích yeâu caàu: 2700 x 1900 mm + Theå tích maùy yeâu caàu:10,5 m3 +Taûi troïng maùy tónh: 1600 kg +Taûi troïng maùy ñoäng: 1900 kg +Taûi troïng baûng ñieàu khieån tónh: 200 kg +Taûi troïng baûng ñieàu khieån ñoäng: 290 kg 5.7. Thieát bò eùp bô: _ Thôøi gian eùp bô 1 meû: T4 = 15 phuùt = 0,25 giôø _ Ñeå cho nhaø maùy coù theå hoaït ñoäng lieân tuïc, thieát bò eùp bô seõ hoaït ñoäng 12 giôø trong 1 ngaøy. _ Soá löôïng meû thieát bò eùp bô thöïc hieän trong 1 ngaøy: n = 12 / 0,25 = 48 meû _ Khoái löôïng ca cao khoái caàn eùp bô cho 1 meû: M7 = 9565,32 / 48 = 199,278 kg _ Thôøi gian eùp bô 1 meû: T7 = 0,25 giôø _ Naêng suaát thieát keá cuûa thieát bò eùp bô: N7 = M7 / T7 = 199,278 kg / 0,25 giôø = 797,11 kg/h _ Choïn thieát bò eùp bô Type HHP12 cuûa haõng FELL & COMPANY INTERNATIONAL _ Thieát bò coù caùc thoâng soá kyõ thuaät: + Naêng suaát: 1000 kg/h + Aùp suaát nöôùc: 550 bar + Aùp suaát treân khoái ca cao: 850 bar + Ñieän naêng tieâu thuï: 32 kW + Dieän tích yeâu caàu: 10800 x 6000 mm 5.8. Thieát bò ñaùnh tôi: _ Khoái löôïng boät ca cao (20% beùo) caàn ñaùnh tôi: M8C = 5353,56 kg _ Khoái löôïng boät ca cao (15% beùo) caàn ñaùnh tôi: M8TB = 5038,68 kg _ Khoái löôïng boät ca cao (10% beùo) caàn ñaùnh tôi: M8T = 4758,72 kg _ Thôøi gian thieát bò ñaùnh tôi hoaït ñoäng: T8 = 12 giôø _ Chuùng toâi seõ tính naêng suaát cuûa thieát bò ñaùnh tôi theo khoái löôïng boät ca cao (20% beùo): M8 = M8C = 446,13 kg _ Naêng suaát thieát keá cuûa thieát bò ñaùnh tôi: N8= M8 / T8 = 5353,56 kg / 12 giôø = 446,13 kg/h _ Choïn thieát bò ñaùnh tôi Type 643/1 cuûa haõng FELL &COMPANY INTERNATIONAL _ Thieát bò coù caùc thoâng soá kyõ thuaät: + Naêng suaát: 600 kg/h + Ñieän naêng tieâu thuï: 42 kW + Kích thöôùc (daøi x roäng x cao): 6410 x 2930 x 3500 mm + Dieän tích yeâu caàu: 7500 x 4000 mm + Theå tích yeâu caàu: 27 m3 +Taûi troïng tónh: 4200 kg +Taûi troïng ñoäng: 5875 kg 5.9. Thieát bò phaân loaïi: _ Khoái löôïng boät ca cao (20% beùo) caàn phaân loaïi: M9C = 5326,8 kg _ Khoái löôïng boät ca cao (15% beùo) caàn phaân loaïi: M9TB = 5013,48 kg _ Khoái löôïng boät ca cao (10% beùo) caàn phaân loaïi: M9T = 4734,96 kg _ Thôøi gian thieát bò phaân loaïi hoaït ñoäng: T9 = 12 giôø _ Chuùng toâi seõ tính naêng suaát cuûa thieát bò phaân loaïi theo khoái löôïng baùnh ca cao (20% beùo): M9 = M9C = 5326,8 kg _ Naêng suaát thieát keá cuûa thieát bò phaân loaïi: N9 = M9 / T9 = 5326,8 kg / 12 giôø = 443,9 kg/h _ Chuùng ta ñaët haøng thieát bò phaân loaïi cuûa haõng GW – BARTH vôùi caùc thoâng soá kyõ thuaät: + Naêng suaát: 550 kg/h 5.10. Thieát bò bao goùi: _ Khoái löôïng boät ca cao (20% beùo) caàn bao goùi: M10C = 5300,16 kg _ Khoái löôïng boät ca cao (15% beùo) caàn bao goùi: M10TB = 4988,4 kg _ Khoái löôïng boät ca cao (10% beùo) caàn bao goùi: M10T = 4711,32 kg _ Thôøi gian thieát bò bao goùi hoaït ñoäng: T10 = 12 giôø _ Chuùng toâi seõ tính naêng suaát cuûa thieát bò bao goùi theo khoái löôïng baùnh ca cao (20% beùo): M10 = M10C = 5300,16 kg _ Naêng suaát thieát keá cuûa thieát bò bao goùi: N10= M10 / T10 = 5300,16 kg / 12 giôø = 441,68 kg/h _ Chuùng ta ñaët haøng thieát bò bao goùi cuûa haõng GW – BARTH vôùi caùc thoâng soá kyõ thuaät: + Naêng suaát: 550 kg/h 5.11. Lòch laøm vieäc cuûa nhaø maùy: Baûng 5.1: Lòch laøm vieäc nhaø maùy STT Thieát bò Thôøi gian laøm vieäc ca 1 Thôøi gian laøm vieäc ca 2 1 Laøm saïch 6h30 – 14h30 14h30 – 18h30 2 Xöû lyù nhieät hoàng ngoaïi 6h45 – 14h30 14h30 – 18h45 3 Taùch voû 6h50 – 14h30 14h30 – 18h50 4 Kieàm hoùa 8h00 – 14h30 14h30 – 20h00 5 Rang 9h00 – 14h30 14h30 – 21h00 6 Nghieàn 9h20 – 14h30 14h30 – 21h20 7 EÙp bô 9h45 – 14h30 14h30 – 21h45 8 Ñaùnh tôi 10h00 – 14h30 14h30 – 22h00 9 Phaân loaïi 10h20 – 14h30 14h30 – 22h20 10 Bao goùi 10h30 – 14h30 14h30 – 22h30 Phaàn 6: Tính caân baèng naêng löôïng 6.1. Caáp nhieät: 6.1.1. Quaù trình kieàm hoùa: _ Hôi nöôùc ñöôïc caáp cho quaù trình kieàm hoùa ñeå gia nhieät hoãn hôïp nhaân ca cao vaø dung dòch kieàm hoùa ñeán nhieät ñoä kieàm hoùa. _ Nhieät ñoä hoãn hôïp ban ñaàu t1 = 300C _ Nhieät ñoä kieàm hoùa t2 = 800C _ Nhieät dung rieâng cuûa nhaân ca cao: cc = 1,42 kJ/kg0C _ Nhieät dung rieâng cuûa dung dòch kieàm hoùa Na2CO3 10%: ck = 3,962 kJ/kg0C _ Khoái löôïng nhaân ca cao kieàm hoùa trong 1 meû: mc = 826,05 kg _ Khoái löôïng dung dòch kieàm hoùa trong 1 meû: mk = 20,651 kg Nhieät dung rieâng cuûa hoãn hôïp: Chh = (mc* cc + mk* ck) / (mc + mk) = (826,05 * 1,42 + 20,651 * 3,962) / (826,05 + 20,651 ) = 1,482 kJ/kg0C Nhieät löôïng cung caáp cho quaù trình kieàm hoùa: Qtt = (mc + mk)* chh* (t2 – t1) = (826,05 + 20,651) * 1,482 * (80 – 30) = 62740,5 kJ _ Vôùi toån thaát nhieät 5% ta coù: Nhieät löôïng caàn cung caáp cho quaù trình kieàm hoùa: Q = Qtt / (100% - 5%) = 62740,5 / 0,95 = 66042,6 kJ _ Chuùng ta söû duïng hôi 3 bar cho quaù trình kieàm hoùa Löôïng hôi 3 bar caàn cung caáp cho quaù trình kieàm hoùa: H = Q / (0,9 * r) + r = 2141 kJ/kg: aån nhieät hoùa hôi cuûa nöôùc ôû aùp suaát 3 bar + 0,9: löôïng hôi ngöng 90% H = Q / (0,9 * r) = 66042,6 / (0,9 * 2141) = 34,274 kg _ Moãi ngaøy, chuùng ta thöïc hieän kieàm hoùa nhaân ca cao 12 meû, do ñoù: Löôïng nhieät tieâu toán trong ngaøy cho quaù trình kieàm hoùa: Qn = Q* 12 = 66042,6 * 12 = 792511,2 kJ Löôïng hôi 3 bar caàn cung caáp trong ngaøy: Hn = H * 12 = 34,274 * 12 = 411,288 kg 6.1.2. Quaù trình rang: _ Nhaân ca cao ñöôïc gia nhieät töø 700C ñeán 1200C ñeå thöïc hieän quaù trình rang _ Nhieät ñoä nhaân ca cao ban ñaàu: t1 = 700C _ Nhieät ñoä rang nhaân ca cao: t2 = 1200C _ Nhieät dung rieâng cuûa nhaân ca cao: cc = 1,42 kJ/kg0C _ Khoái löôïng nhaân ca cao rang trong 1 ngaøy: mc = 11835,6 kg Nhieät löôïng cung caáp cho quaù trình rang trong 1 ngaøy: Qtt = mc* cc* (t2 – t1) = 11835,6 * 1,42 * (120 – 70) = 840327,6 kJ _ Vôùi toån thaát nhieät 5% ta coù: Nhieät löôïng caàn cung caáp cho quaù trình rang trong 1 ngaøy: Q = Qtt / (100% - 5%) = 840327,6 / 0,95 = 884555,4 kJ 6.1.3. Quaù trình eùp bô: _ Ca cao khoái ñöôïc gia nhieät töø 350C ñeán 950C ñeå thöïc hieän quaù trình eùp bô _ Nhieät ñoä ca cao khoái ban ñaàu: t1 =350C _ Nhieät ñoä eùp : t2 = 950C _ Nhieät dung rieâng cuûa ca cao khoái: cc = 1,42 kJ/kg0C _ Khoái löôïng ca cao khoái eùp bô trong 1 meû: mc = 199,278 kg Nhieät löôïng cung caáp cho quaù trình eùp bô: Qtt = mc* cc* (t2 – t1) = 199,278 * 1,42 * (95 – 35) = 16978,5 kJ _ Vôùi toån thaát nhieät 5% ta coù: Nhieät löôïng caàn cung caáp cho quaù trình eùp bô: Q = Qtt / (100% - 5%) = 16978,5 / 0,95 = 17872,1 kJ _ Moãi ngaøy, chuùng ta thöïc hieän eùp bô 48 meû, do ñoù: Löôïng nhieät tieâu toán trong ngaøy cho quaù trình eùp bô: Qn = Q* 48 = 17872,1 * 48 = 857860 kJ 6.1.4. Tính hôi vaø choïn noài hôi: Quaù trình kieàm hoùa: _ Nhö ñaõ tính ôû treân, ta coù: Löôïng hôi 3 bar caàn cung caáp trong ngaøy: Hkh = 411,288 kg Tính hôi cung caáp cho chaïy CIP (Clean In Place: veä sinh thieát bò) _ Quaù trình chaïy CIP sau moãi ca ñöôïc thöc hieän nhö sau: + Traùng röûa thieát bò vôùi nöôùc aám ôû 500C trong 3 phuùt + Bôm tuaàn hoaøn dung dòch NaOH 1% ôû 750C trong 10 phuùt + Traùng röûa thieát bò vôùi nöôùc aám ôû 500C trong 3 phuùt + Thanh truøng thieát bò vôùi nöôùc noùng ôû 950C trong 5 phuùt + Laøm nguoäi thieát bò vôùi nöôùc ôû 300C trong 10 phuùt _ Traùng röûa thieát bò vôùi nöôùc aám ôû 500C trong 3 phuùt: Löôïng nöôùc: N1 = Q * T1 + Q = 7000 kg/h: löu löôïng nöôùc söû duïng cho 1 laàn chaïy CIP trong 1 giôø + T1 = 3 phuùt N1 = 7000 * (3 / 60) = 350 kg Löôïng hôi 3 bar: H1 = (N1 * c * (t2 – t1)) / (0,9 * r) + c = 4,18 kJ/kg0C: nhieät dung rieâng cuûa nöôùc + t1 = 300C : nhieät ñoä nöôùc laïnh + t2 = 500C : nhieät ñoä nöôùc sau khi gia nhieät + r = 2141 kJ/kg: aån nhieät hoùa hôi cuûa nöôùc ôû aùp suaát 3 bar + 0,9: löôïng hôi ngöng 90% H1 = (350 * 4,18 * (50 – 30)) / (0,9 * 2141) = 15,19 kg _ Bôm tuaàn hoaøn dung dòch NaOH 1% ôû 750C trong 10 phuùt: Löôïng nöôùc: N2 = Q * T2 = 7000 * (10 / 60) = 1166,67 kg Löôïng hôi 3 bar: H2 = (N2 * c * (t2 – t1)) / (0.9 * r) = (1166,67 * 4,18 * (75 – 30)) / (0,9 * 2141) = 113,89 kg Löôïng NaOH 1%: Gk = N2 * 1% = 1166,67 * 1% = 11,67 kg _ Traùng röûa thieát bò vôùi nöôùc aám ôû 500C trong 3 phuùt: Löôïng nöôùc: N3 = Q * T3 = 7000 * (3 / 60) = 350 kg Löôïng hôi 3 bar: H3 = (N3 * c * (t2 – t1)) / (0,9 * r) = (350 * 4,18 * (50 – 30)) / (0,9 * 2141) = 15,19 kg _ Thanh truøng thieát bò vôùi nöôùc noùng ôû 950C trong 5 phuùt: Löôïng nöôùc: N4 = Q * T4 = 7000 * (5 / 60) = 583,33 kg Löôïng hôi 3 bar: H4 = (N4 * c * (t2 – t1)) / (0,9 * r) = (583,33 * 4,18 * (95 – 30)) / (0,9 * 2141) = 82,25 kg _ Laøm nguoäi thieát bò vôùi nöôùc ôû 300C trong 10 phuùt: Löôïng nöôùc: N5 = Q * T5 = 7000 * (10 / 60) = 1166,67 kg _ Toång tieâu hao cho chaïy CIP cho töøng thieát bò trong 1 ngaøy: Löôïng nöôùc: Nc = N1 + N2 + N3 + N4 + N5 = 350 + 1166,67 + 350 + 583,33 + 1166,67 = 3616,67 kg Löôïng hôi 3 bar: Hc = H1 + H2 + H3 + H4 = 15,19 + 113,89 + 15,19 + 82,25 = 226,51 kg Löôïng NaOH: Gkc = 11,67 kg _ Chuùng ta seõ chaïy CIP cho 10 thieát bò, do ñoù: _ Toång tieâu hao cho chaïy CIP cho caùc thieát bò trong 1 ngaøy: Löôïng nöôùc: NCIP = Nn * 10 = 3616,67 * 10 = 36166,7 kg Löôïng hôi 3 bar: HCIP = Hn * 10 = 226,51 * 10 = 2265,1 kg Löôïng NaOH: Gkn = Gkn * 10 = 11,67 * 10 = 116,7 kg _ Choïn noài hôi: Toång löôïng hôi tính toaùn söû duïng trong 1 ngaøy: Htt = Hkh + HCIP = 411,288 + 2265,1 = 2676,388 kg _ Vôùi toån thaát treân ñöôøng oáng daãn hôi laø 5% Toång löôïng hôi söû duïng trong 1 ngaøy: H = Htt / (100% - 5%) = 2676,388 / 0,95 = 2817,25 kg _ Moãi ngaøy, nhaø maùy laøm vieäc 16 giôø Naêng suaát boác hôi tính toaùn: Hbh = H / 16 giôø = 2817,25 / 16 giôø = 176,08 kg/h _ Choïn noài hôi SB-200 cuûa haõng SAZ Boiler vôùi caùc thoâng soá kyõ thuaät sau: + Naêng suaát boác hôi: 200 kg/h + Aùp suaát hôi toái ña: 15 at + Coâng suaát: 15 kW + Tieâu hao nhieân lieäu diesel: 41,41 l/h + Kích thöôùc: daøi x roäng x cao = 1900 x 1200 x 1600 (mm) + Khoái löôïng: 1000 kg 6.2. Laøm nguoäi: 6.2.1. Quaù trình nghieàn: _ Nhaân ca cao ñöôïc laøm nguoäi ñeå giaûm nhieät ñoä töø 1200C xuoáng 350C ñeå thöïc hieän quaù trình nghieàn _ Nhieät ñoä nhaân ca cao ban ñaàu: t1 = 1200C _ Nhieät ñoä nghieàn : t2 = 350C _ Nhieät dung rieâng cuûa nhaân ca cao: cc = 1,42 kJ/kg0C _ Khoái löôïng nhaân ca cao nghieàn trong 1 ngaøy: mc = 9613,44 kg Nhieät löôïng caàn laáy ñi cho quaù trình nghieàn trong 1 ngaøy: Qtt = mc* cc* (t1 – t2) = 9613,44 * 1,42 * (120 – 35) = 1160342,2 kJ 6.2.2. Quaù trình ñaùnh tôi: _ Boät ca cao ñöôïc laøm nguoäi ñeå giaûm nhieät ñoä töø 950C xuoáng 450C ñeå thöïc hieän quaù trình ñaùnh tôi _ Nhieät ñoä boät ca cao ban ñaàu: t1 = 950C _ Nhieät ñoä ñaùnh tôi: t2 = 450C _ Nhieät dung rieâng cuûa boät ca cao: cc = 1,42 kJ/kg0C _ Khoái löôïng boät ca cao haøm löôïng beùo cao 20% ñaùnh tôi trong 1 ngaøy: mc = mcC = 5353,56 kg Nhieät löôïng caàn laáy ñi cho quaù trình ñaùnh tôi trong 1 ngaøy: Qtt = mc* cc* (t1 – t2) = 5353,56 * 1,42 * (95 – 45) = 380102,8 kJ _ Khoái löôïng boät ca cao haøm löôïng beùo trung bình 15% ñaùnh tôi trong 1 ngaøy: mc = mcTB = 5038,68 kg Nhieät löôïng caàn laáy ñi cho quaù trình ñaùnh tôi trong 1 ngaøy: Qtt = mc* cc* (t1 – t2) = 5038,68 * 1,42 * (95 – 45) = 357746,3 kJ _ Khoái löôïng boät ca cao haøm löôïng beùo thaáp 10% ñaùnh tôi trong 1 ngaøy: mc = mcT = 4758,72 kg Nhieät löôïng caàn laáy ñi cho quaù trình ñaùnh tôi trong 1 ngaøy: Qtt = mc* cc* (t1 – t2) = 4758,72 * 1.42 * (95 – 45) = 337869,1 kJ Phaàn 7: Tính nöôùc 7.1. Tính nöôùc coâng ngheä cho quaù trình kieàm hoùa: _ Trong moãi meû kieàm hoùa ta caàn 20,651 kg dung dòch Na2CO3 10% cho quaù trình kieàm hoùa. _ Moãi ngaøy nhaø maùy thöïc hieän kieàm hoùa 12 meû. Khoái löôïng dung dòch Na2CO3 10% söû duïng trong 1 ngaøy: M = 20,651 * 12 = 247,812 kg Löôïng nöôùc caàn duøng trong 1 ngaøy ñeå pha dung dòch kieàm: Mnk = M * (100% - 10%) = 247,812 * 0,9 = 223,031 kg 7.2. Tính nöôùc cho chaïy CIP: _ Nhö ñaõ tính ôû phaàn treân, ta coù Löôïng nöôùc söû duïng cho quaù trình chaïy CIP trong 1 ngaøy: MnCIP = 36166,7 kg 7.3. Tính nöôùc sinh hoaït: _ Soá ngöôøi laøm vieäc trong phaân xöôûng laø 20 ngöôøi, trung bình moãi ngöôøi seõ söû duïng 100 lít / ngaøy. Löôïng nöôùc sinh hoaït cho coâng nhaân trong 1 ngaøy: MnCN = 20 * 100 = 2000 l Löôïng nöôùc veä sinh phaân xöôûng trong 1 ngaøy: MnPX = 2000 l Toång löôïng nöôùc sinh hoaït trong 1 ngaøy: MnSH = MnCN + MnPX = 2000 + 2000 = 4000 l = 4000 kg Toång löôïng nöôùc caàn duøng trong 1 ngaøy: Mn = Mnk + MnCIP + MnSH = 223,031 + 36166,7 + 4000 = 40389,731 kg = 40,39 m3 _ Vôùi toån thaát treân ñöôøng oáng laø 5% Löôïng nöôùc caàn söû duïng cho nhaø maùy trong 1 ngaøy: M = Mn / (100% - 5%) = 40,39 / 0,95 = 42,516 m3 7.4. Choïn ñaøi nöôùc: _ Choïn boàn chöùa nöôùc coù kích thöôùc: + Ñöôøng kính: 5 m + Chieàu cao: 2,5 m Söùc chöùa cuûa boàn: V = p * (5/2)2 * 2,5 = 49,087 m3 _ Chieàu cao cuûa ñaøi nöôùc phaûi taïo ñöôïc aùp löïc vaø aùp löïc ñoù phaûi thaéng ñöôïc aùp löïc toaøn boä trong ñöôøng oáng. Chieàu cao cuûa ñaøi nöôùc: Hñ = H1 + H2 + Z1 – Zñ + H1 = 12 m: Chieàu cao phaân xöôûng + H2 = 2 m: Trôû löïc ñöôøng oáng + Z1 – Zñ = 4 m : Cheânh leäch ñoä cao cuûa phaân xöôûng vaø ñaøi nöôùc Hñ = H1 + H2 + Z1 – Zñ = 12 + 2 + 4 = 18 m _ Choïn chieàu cao ñaøi nöôùc laø 18 m. Phaàn 8: Tính ñieän Baûng 8.1: Baûng toång hôïp coâng suaát caùc thieát bò STT Thieát bò Coâng suaát (kW) 1 Laøm saïch 10 2 Xöû lyù nhieät hoàng ngoïai 50 3 Taùch voû 10 4 Kieàm hoùa 25 5 Rang 15 6 Nghieàn 47 7 EÙp bô 32 8 Ñaùnh tôi 42 9 Phaân loaïi 10 10 Bao goùi 10 Toång coâng suaát thieát bò 251 Toång coâng suaát thieát bò: PTB = 251 kW Toång coâng suaát khaùc: Pk = 10% * PTB = 10% * 251 = 25,1 kW Coâng suaát ñieän tieâu thuï: Ptt = PTB + Pk = 251 v+ 25,1 = 276,1 kW _ Ñoái vôùi caùc thieát bò, cosj thöôøng naèm trong khoaûng 0,55 – 0,65. Ta choïn cosj = 0,6 _ cosj = 0,6 è tgj = 4/3 Coâng suaát phaûn khaùng: Qtt = Ptt * tgj = 276,1 * (4/3) = 368,1 kW _ cosj = 0,95 è tgj = 0,329 Dung löôïng caàn buø ñeå cosj = 0,95: Qbuø = Ptt * (tgj – tgj) = 276,1 * (4/3 – 0,329) = 277,3 kW _ Tính laïi heä soá coâng suaát cosj’ vaø coâng suaát bieåu kieán Stt Heä soá coâng suaát: cosj’ = Ptt / [Ptt2 + (Qtt - Qbuø )2]1/2 = 276,1 / [276,12 + (368,1 – 277,3)2]1/2 = 0,94994 Coâng suaát bieåu kieán: Stt = Ptt / cosj’ = 276,1 / 0,94994 = 290,65 kW _ Choïn maùy bieán aùp cuûa coâng ty thieát bò ñieän Thibidi vôùi coâng suaát toái ña 350 kW. Phaàn 9: Keát luaän Baûn ñoà aùn naøy ñaõ neâu leân vaán ñeà tính toaùn thieát keá phaân xöôûng saûn xuaát boät ca cao vôùi naêng suaát 2500 taán haït / naêm vôùi ba saûn phaåm chính laø boät ca cao coù haøm löôïng beùo ca 20%, boät ca cao coù haûm löôïng beùo trung bình 15% vaø boät ca cao coù haømn löôïng beùo thaáp 10%. Vieäc choïn ñòa ñieåm xaây döïng nhaø maùy ñöôïc xem xeùt treân nhieàu cô sôû nhö nguoàn nguyeân lieäu, nhaân coâng, ñieän, nöôùc, giao thoâng vaän taûi, cô sôû haï taàng, thò tröôøng… neân ñaûm baûo nhaø maùy seõ hoaït ñoäng hieäu quaû. Veà maët coâng ngheä, nhaø maùy ñöôïc thieát keá döïa treân coâng ngheä hieän ñaïi. Heä thoáng maùy moùc, thieát bò chính chuû yeáu ñöôïc choïn töø caùc haõng noåi tieáng cuûa nöôùc ngoaøi nhö haõng GW – BARTH, haõng FELL &COMPANY INTERNATIONAL. Veà maët naêng löôïng, do nhaø maùy choïn coâng ngheä, thieát bò tieân tieán, hieän ñaïi neân tieát kieäm ñöôïc tieâu hao naêng löôïng goùp phaàn giaûm chi phí saûn xuaát cho nhaø maùy. So vôùi qui trình saûn xuaát boät ca cao baèng phöông phaùp kieàm hoùa ca cao khoái thoâng thöôøng thì qui trình saûn xuaát boät ca cao baèng phöông phaùp kieàm hoùa ca cao nhaân naøy coù caùc öu ñieåm sau: + Thôøi gian xöû lyù nhieät hoàng ngoaïi ngaén, hieäu quaû cao, chaát löôïng haït ca cao ñoàng ñeàu vaø ít toån thaát bô ca cao. + ÔÛ quaù trình kieàm hoùa: thöïc hieän vieäc kieàm hoùa ca cao nhaân neân kieàm thaám daàn vaøo nhaân, tieáp xuùc giöõa kieàm vaø ca cao hieäu quaû hôn, haïn cheá caùc phaûn öùng giöõa kieàm vaø bô ca cao laøm cho chaát löôïng boät ca cao toát hôn. + ÔÛ quaù trình rang: thöïc hieän vieäc rang nhaân ca cao do ñoù chuû ñoäng trong vieäc ñieàu khieån söï taïo maøu, muøi ñaëc tröng cho boät ca cao. Tuy nhieân, phöông phaùp naøy cuõng coù moät soá nhöôïc ñieåm sau: + Chi phí ñaàu tö trang thieát bò cao + Thôøi gian kieàm hoùa keùo daøi ñeå thaåm thaáu dung dòch kieàm vaøo nhaân. Toùm laïi, söï ra ñôøi cuûa nhaø maùy vôùi trang thieát bò hieän ñaïi, coâng ngheä tieân tieán seõ ñaùp öùng ñöôïc nhu caàu veà nhieàu maët cuûa xaõ hoäi, nhaát laø trong thôøi kì coâng nghieäp hoùa – hieän ñaïi hoùa, hoäi nhaäp quoác teá cuûa nöôùc ta. Do ñoù vieäc thieát keá vaø xaây döïng nhaø maùy laø raát caàn thieát. Taøi lieäu tham khaûo [1]. G.W. BARTH AG, Cocoa processing – General information, G.W. BARTH company, Germany, 2003. [2]. J.Braudeau – Ñoaøn Baù Phöông (dòch), Caây ca cao, Nhaø xuaát baûn noâng nghieäp, 1995. [3]. Caùc taùc giaû, Soå tay quaù trình thieát bò – taäp 1, Nhaø xuaát baûn khoa hoïc kyõ thuaät, 1992. [4]. [5]. [6]. [7]. [8]. [9].