Luận văn Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic

ì quá trình kết tinh kết thúc. Hình 3.10. Thiết bị kết tinh[29] 3.3.15. Ly tâm [2] Mục đích tách pha rắn và lỏng : - Pha rắn: gồm axit glutamic đã kết tinh và lắng xuống, thu được axit glutamic ẩm. - Pha lỏng: gồm nước và một ít axit glutamic không kết tinh hòa tan vào ta gọi đó là nước cái. Phần nước cái đưa đi kết tinh lại. Hình 3.11.Thiết bị ly tâm SDC[30];[31] 3.3.16. Lọc Tinh thể sau khi ly tâm còn ẩm và có bám màu nâu nên cần được làm sạch bằng quá trình ép lọc. Hình 3.12. Thiết bị lọc [32] 3.3.17. Sấy Mục đích : Axit glutamic hút ẩm rất nhanh nên sau ly tâm phải sấy ngay. Tiến hành : Axit glutamic ẩm đưa vào thiết bị sấy nhờ cơ cấu rung và chạy trên băng chuyền liên tục, không khí nóng được thổi liên tục vào làm bay hơi ẩm và làm khô acid. Hình 3.13. Thiết bị sấy rung tầng sôi [33] 3.3.18. Làm nguội Tinh thể axit glutamic được làm nguội trên băng tải làm nguội trước khi bao gói. 3.3.19. Phân loại Axit glutamic sau khi sấy được cho qua sàng rung phân loại để phân loại hạt trước khi đưa vào đóng gói. Hình 3.14 Máy phân loại XZS [33] 3.3.20. Bao gói [2] Mục đích: Tạo sản phẩm hoàn chỉnh, đảm bảo sản phẩm có thể được bảo quản trong một thời gian nhất định mà không ảnh hưởng đến chỉ tiêu về chất lượng, vệ sinh an toàn thực phẩm. Tiến hành: Axit glutamic sau khi làm nguội được đưa vào máy đóng gói trong các túi 0,5 kg. Ở giữa túi có ghi nhãn hiệu, khối tịnh lượng, ngày sản xuất, hạn sử dụng và cách sử dụng. Các túi axit glutamic nhỏ 0,5kg được bọc trong 1 túi lớn khoảng 10 kg được bọc bằng giấy chống ẩm và đóng hộp carton đưa qua nhập kho Hình 3.15. Thiết bị bao gói đứng TTM-1300KB [33] [16]. CHƯƠNG IV CÂN BẰNG VẬT CHẤT 4.1 Chọn các số liệu ban đầu Năng suất của nhà máy: 4570 tấn sản phẩm/năm Nguyên liệu dùng: tinh bột. Ta giả sử tổn hao của từng công đoạn so với công đoạn trước đó như sau: Pha loãng,lọc 0,5% Dịch hoá 2% Đường hoá 2% Pha chế dịch lên men 1% Thanh trùng và làm nguội 1% Lên men 2% Lọc 2% Cô đặc 1% Tẩy màu 1% Axít hoá và kết tinh 1,5% Ly tâm 2% Lọc 1,5% Sấy 1% Phân loại 0,5% Làm nguội và bao gói 1% 4.2. Biểu đồ sản xuất Nhà máy làm việc một năm 12 tháng, một ngày làm 3 ca. Mỗi ca 8 giờ. Trong đó có tháng 11 là nghỉ 10 ngày để vệ sinh và bảo dưỡng thiết bị sản xuất, 10 ngày nghỉ do sự cố kỹ thuật và 4 ngày nghỉ tết âm lịch. Ta có tổng kết thời gian sản xuất của nhà máy trong một năm như sau: Số ngày làm việc trong năm: 365 – 24 = 341 ngày. Số ca làm việc trong năm: 341 3 = 1023 ca. 4.3 Cân bằng vật liệu Nhà máy sản xuất axit glutamic tinh thể với năng suất 4570 tấn/năm. Như vậy năng suất mỗi ngày của nhà máy là: maxit glutamic = 4570 : 341 = 13,4 tấn/ngày = 13400 kg/ngày 4.3.1.Làm nguội và bao gói Tỉ lệ hao hụt là 1% Lượng axit glutamic trước khi bao gói là: (kg/ngày) 4.3.2. Phân loại Tỉ lệ hao hụt của công đoạn này là 0,5% Lượng axit glutamic thu được trước khi phân loại là: (kg/ngày) 4.3.3. Sấy Tỉ lệ hao hụt là 1% Giả sử tinh thể axit glutamic có độ ẩm trước và sau khi sấy lần lượt là: Độ ẩm trước khi sấy là 3% Độ ẩm sau khi sấy là 0,4% Lượng tinh thể axit glutamic ẩm đem sấy là: (kg/ngày) 4.3.4. Lọc rửa Tỉ lệ hao hụt là 1,5% Giả sử độ ẩm của axit glutamic trước khi lọc là 8%. Độ ẩm sau khi lọc là 3% Lượng axit glutamic trước khi tiến hành lọc là: 14109 (kg/ngày) 4.3.5. Ly tâm Tỉ lệ hao hụt của công đoạn này 2% Khối lượng axit glutamic trước khi ly tâm đã tính hao hụt là: (kg/ngày) Giả sử độ ẩm của axit glutamic trước khi ly tâm là 11%. Độ ẩm sau khi ly tâm là 8% Lượng axit glutamic trước khi ly tâm là: (kg/ngày) 4.3.6. Axit hóa, kết tinh Tỉ lệ hao hụt là 1,5%. Độ ẩm trước li tâm 11%, tức độ ẩm sau kết tinh là 11%. Nồng độ axit glutamic trước kết tinh 30% . [ 2] Lượng axit glutamic ẩm sau kết tinh đã có tính tổn thất: 15930 × = 47978,95 (kg/ngày). 4.3.7.Lọc ép Tỉ lệ hao hụt của quá trình này là 0,5% Lượng axit glutamic trước khi hao hụt là (kg/ngày) 4.3.8. Tẩy màu Tỉ lệ hao hụt của công đoạn này là 1% Khối lượng dịch axit glutamic trước khi tẩy màu là: (kg/ngày) 4.3.9. Cô đặc chân không Tỉ lệ hao hụt 1% Sau khi cô đặc nồng độ axit glutamic là 30% nên lượng axit glutamic tạo thành là: (kg/ngày) Nồng độ axit glutamic trong dung dịch đưa đi cô đặc là l7% nên lượng dịch đưa đi cô đặc là: (kg/ngày) 4.3.10. Lọc tách sơ bộ Tỉ lệ hao hụt của công đoạn này là 2% Khối lượng dịch axit sau khi hao hụt là: (kg/ngày) 4.3.11. Lên men Tỉ lệ hao hụt là 2% Lượng dịch trước lên men: (kg/ngày) Tỉ trọng của dịch là d=1035,049 kg/m3, [12] suy ra thể tích dịch lên men là: (m3/ngày) Lượng giống cho vào lên men là 5% thể tích dịch môi trường. Vậy lượng giống cho vào là Vgiống = (m3/ngày). Giống có khối lượng riêng là 1070 (kg/m3). Khi đó khối lượng giống cho vào là: mgiống = 4,37×1070=4675,9 (kg/ngày) Lượng giống cấp II bằng 10% lượng giống lên men Vgiống cấp II = 10% × 4,37 =0,437 (m3/ngày). mgiống cấp II = 1070 × 0,437 = 467,59 (kg/ngày). Lượng giống cấp I bằng 10% lượng giống cấp II Vgiống cấp I = 10% ×0,437 = 0,0437 (m3/ngày). mgiống cấpI = 1070 × 0,0437= 46,759 (kg/ngày). Khối lượng môi trường đem đi lên men là: 90457,54 – 4675,9 = 85781,64 (kg/ngày) 4.3.12. Thanh trùng và làm nguội Giả sử tỉ lệ hao hụt của công đoạn này là 1% Lượng môi trường trước khi tiến hành quá trình là: (kg/ngày). 4.3.13. Pha chế dịch lên men Giả sử tỉ lệ hao hụt của công đoạn này là 1% Lượng môi trường trước khi xảy ra hao hụt là: (kg/ngày). 4.3.14. Đường hóa Lượng axit glutamic có trong dịch sau khi lên men là: (kg/ngày). Theo phương trình lên men, ta có: C6H12O6 + O2 + NH3 C5H9NO4 + CO2 +3H2O 180 147 Hàm lượng đường để tạo thành axit glutamic là: (kg/ngày) Chọn lượng đường hao hụt trong quá trình lên men 2%, phối chế 1% thì lượng đường cần có: (kg/ngày) Tỉ lệ hao hụt là 2% Chọn nồng độ của tinh bột là 40%. Phản ứng thủy phân: (C6H10O5)n + n H2O n C6H12O6 162n 180n Hàm lượng tinh bột sắn ban đầu là: (kg/ngày). Lượng tinh bột trước khi đường hóa là: mtinh bột= (kg/ngày) 4.3.15. Dịch hóa Tỉ lệ hao hụt là 2% mtinh bột= (kg/ngày) 4.3.16. Pha loãng,lọc Tỉ lệ hao hụt là 0,5%. Lượng dịch tinh bột trước khi vào lọc là: mtinh bột= (kg/ngày) 4.4. Tổng kết Bảng 4.1. Bảng tổng kết khối lượng qua các công đoạn STT Công đoạn Khối lượng (kg/ngày) (kg/ca) (kg/h) 1 Tinh bột ban đầu 17118,081 5706,027 713,25 2 Pha loãng,lọc 86875,43 28958,48 3619,81 3 Dịch hóa 88648,39 29549,46 3693,683 4 Đường hóa 90457,54 30152,51 3769,064 5 Pha chế dịch lên men 86648,12 28882,71 3610,338 6 Thanh trùng và làm nguội 87523,35 29174,45 3646,806 7 Lên men 43668,57 14556,19 1819,524 8 Lọc tách sơ bộ 44559,76 14853,25 1856,657 9 Cô đặc chân không 44783,67 14927,89 1865,986 10 Tẩy màu 48707,12 16235,707 2029,46 11 Lọc ép 48220,05 16073,35 2009,16 12 Axit hóa, kết tinh 47978,95 15992,983 1999,12 13 Ly tâm 15930 5310 663,75 14 Lọc rửa 15102,42 5034,14 629,26 15 Sấy 14109 4703 587,875 16 Phân loại 13603,37 4534,45 566,8 17 Bao gói 13535,35 4511,78 563,97 CHƯƠNG V TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ 5.1. Xylo chứa tinh bột: Xylo có thể tích đủ để chứa nguyên liệu sản xuất một giờ, có dạng hình trụ, đáy hình nón có góc nghiêng =600, được chế tạo bằng thép. Chọn hệ số chứa đầy =0,8. Thể tích xylo: V = VT + VN = Trong đó, V: thể tích xylo, m3 h2 D VT: thể tích phần hình trụ, m3 V: thể tích phần hình nón, m3 m: khối lượng nguyên liệu cần xử lý, kg 600 : khối lượng riêng của nguyên liệu, kg/m3 h1 (1) h d Mà . Chọn h2 = 1,3D và d = 0,2 m, h = 0,2 m Từ (1) ta được kết quả: (2) Tinh bột cần trong 1ca : 57026,027 (kg). Gỉa sử tinh bột có độ ẩm là 10% thì khối lượng tinh bột là: (kg). Khối lượng riêng của tinh bột sắn: d = 1570 (kg/m3). [35] Thể tích của nguyên liệu tinh bột: Vtinh bột = = = 36,35 (m3). Chọn hệ số chứa đầy: = 0,8 Thể tích xylo chứa: Vthiết bị = = 45,45 (m3). Từ (2) = 3,3 Đường kính xylo chứa: D = 3,3 m. Đường kính ống tháo liệu: d = 0,2 m. Chiều cao ống tháo liệu: h = 0,2 m. Chiều cao thân xylo: h2 = 1,3D = 4,29 m. Chiều cao chóp: = 2,68 m. Chiều cao xylo: H = h2 + h1 + h = 4,29+ 2,68 + 0,2 = 7,17 ( m). Số xylo chứa: 1 xylo chứa. 5.2. Thiết bị hòa tan Thiết bị hòa tan được chế tạo bằng thép không gỉ, thân hình trụ, đáy và nắp hình chỏm cầu. Gọi h1 là chiều cao hình trụ, h là chiều cao nắp và đáy Chọn h1 = 1,6D; h = 0,1D. Thể tích hình học thiết bị: Vtb = Vtr + 2Vcc Thể tích hình trụ: hH h1 h D Thể tích chỏm cầu: Thể tích thiết bị: Vtb = Vtr + 2Vchỏm cầu Giả sử một mẻ hòa tan trong 25 phút. Khối lượng riêng tinh bột sắn: d = 1570 (kg/m3) = 1,57 (kg/l). [20] Khối lượng riêng dịch tinh bột sắn 40 % :1,228 (kg/l). Theo bảng (4.2), thùng hoà tan phải chứa đủ lượng dịch tinh bột sắn hòa tan trong 1 giờ:1865,98 (kg/h). Thể tích dịch hòa tan trong 1 giờ: = 1519,53(l/h). Chọn hệ số chứa đầy thiết bị: j = 0,8. Thể tích của thiết bị: (l)0,79 (m3) = 0,84 (m). h1 = 1,6D = 1,60,84= 1,344 (m). h = 0,1D = 0,10,84 = 0,084 (m). Chiều cao toàn bộ thiết bị: H = h1 + 2h = 1,344 + 2 0,084 = 1,512 (m). Số thiết bị hòa tan:1 thiết bị. 5.3. Thiết bị dịch hóa Thiết bị dịch hóa là thiết bị 2 vỏ có thể chịu được axit và nhiệt độ [5, tr 87]. Khối lượng riêng dịch tinh bột sắn 40 %:1,228 (kg/l). Thể tích tinh bột cần được dịch hóa là: Vtinh bột = (l/h). Chọn thiết bị dịch hóa PZG-2000 Đặc tính kỹ thuật của thiết bị: [23] + Thể tích chứa ,l: 2000 + Áp suất trong nồi: <0,1 + Áp suất ngoài vỏ: <0,1 +Diện tích trao đổi nhiệt (m2) 5 +Kích thước thiết bị: Ø 1,2×1,5 Thời gian dịch hóa là 45 phút nên số thiết bị là Vậy số thiết bị dịch hóa là 1 thiết bị. 5.4. Thiết bị đường hóa Thể tích tinh bột đường hóa là: Vtinh bột = (l/ca). Chọn thiết bị dịch hóa PZG-12000 [23] Đặc tính kỹ thuật của thiết bị: + Thể tích chứa ,l: 12000 + Áp suất trong nồi: <0,1 + Áp suất ngoài vỏ: <0,1 +Diện tích trao đổi nhiệt (m2) 18 +Kích thước thiết bị: Ø 1,8×3,5 Thời gian đường hóa là 70h nên số thiết bị là Vậy số thiết bị đường hóa là 9 thiết bị. 5.5. Thùng pha chế dịch lên men: Chọn thùng có dạng hình trụ đứng, vỏ thùng được làm bằng thép không gỉ. Bên trong có cánh khuấy, nắp và đáy hình chỏm cầu. Tinh bột sau khi đường hóa và pha chế dịch lên men có năng suất 3646,8 (kg/h). Khối lượng riêng dịch đường (14%) lúc này là: = 1039,98 (kg/m3). [12,trang 58] Thể tích của dịch lúc này là: Vdịch == = 3,5 (m3). Chọn hệ số chứa đầy là = 0,8 Ta có thể tích của thùng chứa là: Vtbi == = 4,38(m3). Vthiết bị = Vtr + 2Vcc Vtr : là phần thể tích hình trụ Vcc : là phần thể tích hình chỏm cầu hH h h1 h D Gọi h1 là chiều cao hình trụ, h2 là chiều cao nắp và đáy Chọn h1 = 1,6D; h2 = 0,1D. Thể tích hình học thiết bị: Vtb = Vtr + 2Vcc Thể tích hình trụ: Thể tích chỏm cầu: Thể tích thiết bị: Vtb = Vtr + 2Vchỏm cầu = = 1,45(m) Suy ra: h1 = 1,6D = 1,61,45 = 2,32(m). h2 = 0,1D = 0,11,45 = 0,145 (m). Chiều cao toàn bộ thiết bị: H = h1 + 2h2 = 2,32 + 2 0,145 = 2,61 (m) Vậy chọn thiết bị pha chế có kích thước sau: D = 1,45 (m); H = 2,61(m). 5.6. Thiết bị thanh trùng và làm nguội: Thể tích dịch đem thanh trùng V = = 3,47(m3/h) Chọn 1 thiết bị thanh trùng dạng tấm: Đặc tính kỹ thuật của thiết bị tấm dạng truyền nhiệt BR4: [14] + Lưu lượng cực đại, m3/h: 5 + Số lượng tấm truyền nhiệt: 143 + Bề dày tấm truyền nhiệt,mm: 0.3mm +Diện tích trao đổi nhiệt (m2) 60 + Kích thước thiết bị, mm: 1870×700×1400 +Khối lượng: (kg) 900 Số lượng thiết bị n==0,77. Ta chọn 1 thiết bị. 5.7.Thiết bị nhân giống cấp I: Lượng giống cấp I bằng 10% lượng giống cấp II [4,trang 119] Vgiống cấp I = 0,0437 (m3/ngày)=1,82 (l/h) Hệ số chứa đầy = 0,75 Thể tích của thiết bị nhân giống là: Vthiết bị = = 2,42(l) Chọn bình tam giác thủy tinh nhỏ có thể tích 1000ml làm thiết bị nhân giống cấp I. Thời gian nhân giống cấp 1 là từ 18h Số bình tam giác cần cho một ngày việc là: n = =1,82 bình. Ta chọn 2 bình tam giác. 5.8. Thiết bị nhân giống cấp II: Thể tích giống cấp hai cần nhân trong một ngày là 0,437 (m3/ngày). Vcấp II = 0,437 (m3/ngày) Chọn hệ số chứa đầy = 0,6 Thể tích của thiết bị nhân giống là: Vthiết bị = = 0,72 (m3) Nhân giống cấp hai được thực hiên trong các nồi lên men có dạng hình trụ, nắp và đáy hình chỏm cầu. Tính toán như mục 5.5, ta được: = = 0,79(m) Suy ra: h1 = 1,6D = 1,60,79 = 1,264(m). h2 = 0,1D = 0,10,79 = 0,079 (m). Chiều cao toàn bộ thiết bị: H = h1 + 2h2 = 1,264 + 2 0,079 = 1,422 (m) Vậy chọn thiết bị lên men có kích thước sau: D = 0,79 (m); H = 1,422(m). Thời gian nhân giống cấp II là 9h Vậy số thiết bị là:1 thiết bị 5.9.Thiết bị nhân giống cấp III Thể tích giống cấp ba cần nhân trong một ngày là 4,37 (m3/ngày). Vcấp III = 4,37 (m3/ngày) Chọn hệ số chứa đầy = 0,6 Thể tích của thiết bị nhân giống là: Vthiết bị = = 7,28 (m3) Thiết kế nồi lên men để nhân giống cấp III tương tự như nồi nhân giống cấp II. Tính toán tương tự như mục 5.5 ta có: D = 1,72 (m); H = 3,302(m) Thời gian nhân giống sản xuất là 9h [5 - tr 173]. Số thiết bị nhân giống cấp III là: 1 thiết bị . 5.10. Thiết bị lên men Quá trình lên men được thực hiện gián đoạn trong các thiết bị lên men theo từng ca sản xuất. Tổng thời gian tiến hành lên men là 30h. Tổng thể tích dịch lên men trong một ca là . Vdịch == = 29,1(m3). Chọn hệ số chứa đầy của thiết bị lên men là = 0,8 Thể tích của thiết bị lên men: Vthiết bị = (m3). Chọn thiết bị lên men model FXG 60.0 Thông số kĩ thuật thiết bị [28] Năng suất thiết bị (m3) :50 Đường kính (mm) :3100 Chiều cao (mm) :8550 Áp suất thiết kế trong tank (Mpa) :0,2 Áp suất thiết kế trong áo lạnh (MPa) :0,3 Số lượng cánh khuấy :2 Tốc độ đảo trộn (vòng/phút) :<110 Công suất động cơ (KW) :55 Kiểu truyền nhiệt : áo lạnh / ống trao đổi nhiệt Thời gian lên men một mẻ là 30h. Thiết bị ta tính cho một ca 8h. Số thiết bị cần chọn để quay vòng cho mẻ lên men là: = 3,75 Vậy ta chọn 4 thiết bị lên men 5.11. Thiết bị lọc rửa Năng suất của dịch lọc 3693,68 (kg/h) Khối lượng riêng của dịch lên men xong (axit glutamic 17%) là 1063,4 (kg/m3) Thể tích của dịch lọc là Vdịch lọc = = 3,47( m3/h) Chọn thiết bị lọc: với các thông số kĩ thuật sau: - Năng suất : 9 m3/h [14] - Diện tích bề mặt lọc : 19,5 m2 - Số lượng bản lọc : 60 cái - Kích thước bản : 565575 mm - Áp suất làm việc : 2,5 kg/cm2 - Công suất động cơ điện : 4,5 kW - Kích thước thiết bị : (2.5001.0801.470) mm - Khối lượng : 1.470 kg. Số thiết bị: . Vậy ta chọn 1 thiết bị 5.12.Thiết bị cô đặc Theo bảng 4.2, lượng axit glutamic đưa đi cô đặc: 3619,8 (kg/h). Lượng axit glutamic sau cô đặc:2029,46 (kg/h). Lượng hơi nước bay hơi: 3619,8 – 2029,46 = 1590,34 (kg/h). Ta chọn thiết bị cô đặc chân không WZ-2000 . [12] Thông số chính của thiết bị: Năng suất bay hơi (kg/h) 2000 Áp lực hơi (MPa) <0,1. Độ chân không (MPa) -0,06 -0,08 Công suất điện (Kw) 9,3 Diện tích trao đổi nhiệt (m2) 15 Kích thước( m) 3,20,93,8 Số thiết bị cho quá trình cô đặc là =0,53 Vậy chọn 1 thiết bị cô đặc 5.13. Thiết bị tẩy màu: Lượng dung dịch axit glutamic đưa đi tẩy màu: 2029,46 (kg/h). Giả sử thời gian lưu 30 phút, lượng than hoạt tính chiếm 1/3 thể tích thiết bị. Khối lượng riêng axit glutamic 30% :1,186 (kg/l) D hH h h1 h Thể tích dung dịch axit glutamic = 1711,18(l). Hệ số chứa đầy của thiết bị là 0,8. Thể tích thiết bị cần thiết kế: = 1604,23(l).= 1,6 (m3) Tính toán như mục 5.5, ta được: D= 1,06 (m). H = 1,908(m). Số thiết bị tẩy màu : 1 thiết bị 5.14. Thiết bị kết tinh: Thiết bị kết tinh có cánh khuấy. Có thân hình trụ tròn, nắp và đáy hình chóp cầu. Thiết bị làm việc gián đoạn. Lượng dịch đem kết tinh cho 1 ca là 15992,983(kg/ca) Khối lượng riêng của axit glutamic là 1162 (kg/m3) Thể tích của dịch là: =13,76(m3/ca) Chọn hệ số chứa đầy là 0,8 Thể tích của thiết bị là: =17,2(m3) Chọn thiết bị nhiệt hai vỏ dung tích 30000L. Thông số kĩ thuật: [29] Thể tích (L) :30000 Thể tích thực tế (L) :32710 Diện tích truyền nhiệt (m2) :34,2 Đường kính thiết bị (mm) : 2900 Chiều cao thiết bị (mm) :4385 Tổng chiều cao thiết bị (mm) :7250 Khối lượng thiết bị (kg) :19800 Thời gian kết tinh là 48h. Nên số thiết bị cho quá trình kết tinh là = 6 thiết bị. 5.15.Thiết bị ly tâm Khối lượng dung dịch axit glutamic trước khi vào máy ly tâm là 663,75kg/h Chọn thời gian ly tâm là 20 phút. Lượng dung dịch axit glutamic ly tâm được trong 1 mẻ. m==221,25kg. Thể tích axit glutamic ly tâm trong 1 mẻ. V==0,19(m3) Hệ số chứa đầy của thiết bị là 0,8 Thể tích của thiết bị: V==0,238m3 Chọn máy li tâm DSD 250SL Thông số kĩ thuật: [30] + Năng suất của thiết bị, m3/h 2 + Số vòng quay lớn nhất của roto, v/p 5000 + Công suất động cơ, kW: 15 + Kích thước cơ bản, mm: 2000×1200×700 + Khối lượng, kg: 900 Số thiết bị ly tâm: n=. Vậy ta chọn số thiết bị ly tâm là 1. 5.16. Thiết bị lọc Lượng dịch axit glutamic đem lọc là 629,26 (kg/h). Thể tích dịch lọc: = 0,541 (m3/h) Chọn thiết bị lọc belt filter model: DY1000-Q Thông số kỹ thuật: [32] Chiều rộng lưới lọc, mm : 1000 Vật liệu làm lưới lọc :Polyester Tốc độ lưới lọc :0,8-5,5 m/phút Công suất (KW) :1,5 Năng lực lọc rửa :4m3/h Kích thước (mm)  :5140×1650×2230 Khối lượng (kg) :4800 Số thiết bị lọc n== 0,07, ta chọn 1 thiết bị lọc. 5.17. Sấy rung tầng sôi Chọn thiết bị sấy rung tầng sôi để sấy tinh thể axit glutamic và thiết bị có khả năng làm việc liên tục. Khối lượng axit glutamic cần được sấy là: maxit glutamic =587,875kg/h Độ ẩm trước khi sấy là 3% và sau khi sấy là 0,4%. Model máy: ZLG 0,33×4,5 [33] Trọng lượng:1560 (kg). Bảng 5.1 Bề mặt sấy (m2) Nhiệt độ khí vào (0C) Nhiệt độ khí ra (0C) Năng suất bay hơi (kg/h) Kíchthước (mm) (L×W×H) 1,35 80 40 5÷35 4850×1350×1650 5.18.Thiết bị phân loại Khối lượng axit glutamic cần phân loại là:566,8 (kg/h) Chọn máy sàng rung ZS800 Thông số kĩ thuật: [33] Năng suất (kg/h) : 1000 Kích thước sàng : 5-200mesh Công suất : 0.75kw Tần số rung : 1500 lần/phút Trọng lượng : 480kg Kích thước : 1.2×1×1.4m Số thiết bị phân loại: n=. Ta chọn 1 thiết bị 5.19.Thiết bị đóng gói Trọng lượng đóng gói là: 500 g. Năng suất đóng gói trong 1 giờ là: 563,97 (kg/h) 1127,94 ( gói/h) Máy đóng túi DXD-1300KB Thông số kỹ thuật chính: [33] Năng suất: 10-30 túi/phút Phạm vi đóng gói: 100-1000g Độ chính xác đóng gói Sai số± 2% Tiêu hao khí nén : 0,6Mpa 300L/ phút Công suất điện : 3KW Điện áp : 220V Kích thước máy 800 x 700 x 2100 mm Kiểu hàn túi Hàn kiểu gối Số thiết bị đóng gói n==0,62. Ta chọn số thiết bị là 1 thiết bị. 5.20. Chọn gàu tải Lượng tinh bột cần tải lên cyclon chứa bằng lượng tinh bột băng tải chuyển đi hoà tan là 1865,98(kg/h). Mật độ xếp của vật liệu là 500 (kg/m3). Ta chọn các thông số sau: Dung tích của gàu : V = 0,9 lít. Bước gàu : L = 250 mm. Chiều rộng tấm băng : B = 150 mm. Chiều rộng của gàu : b = 110 mm. Chiều cao của gàu : h = 132 mm. Chiều cao miêng gàu : h1 = 66 mm. Góc nghiêng của thành gàu là : = 40. Góc lượn của đáy gàu là : r = 35 mm. Kích thước gàu tải 500×700×5500 mm. Năng suất của gàu tải tinh theo công thức: Công suất truyền động của tang dẫn: Trong đó g: Gia tốc rơi tự do, chọn g = 9,81 m/s2. h: Hệ số hữu dụng, chọn h = 0,8. Chọn vận tốc v = 0,2 m/s. Q = 3,6 = 1,2 (tấn/h). N = = 0,067 (kW) 5.21. Chọn bơm Trong nhà máy sử dụng chủ yếu là bơm ly tâm Chọn bơm cho công đoạn xử lý nguyên liệu là: Thể tích của dịch tinh bột cần bơm là: V = = 0,18 m3/h Chọn bơm có hiệu là BЦH-5 để bơm nguyên liệu tinh bột trong nhà máy Thông số kỹ thuật như sau: [14 trang 372] + Năng suất, m3/h: 5 + Áp suất, MPa: 0,08 + Tốc độ quay, vòng/phút: 1420 + Công suất động cơ, kW: 1,7 + Đường kính ống hút/đẩy, mm: 36/36 + Kích thước, mm: 432×290×285 + Khối lượng, kg: 29,3 Chọn bơm cho công đoạn xử lý axit glutamic là: Thể tích của dịch lên men sau khi pha chế cần được bơm là: V = m3/h Chọn bơm có hiệu là BЦH-5 để bơm dịch lên men sau khi pha chế. Bảng 5.2 Bảng tổng kết tính và chọn thiết bị STT Tên thiết bị Kích thước(m) Số tbị 1 Cyclo chứa tinh bột D =3,3 ; H =7,17 1 1 Thiết bị hòa tan và lọc D =0,84; H =1,512 1 2 Thiết bị dịch hóa Ø1,2×1,5 1 3 Thiết bị đường hóa Ø1,8×3,5 9 4 Thiết bị pha chế dịch lên men D = 1,45; H = 2,61 1 5 Thiết bị thanh trùng và làm nguội 1870700 1400 1 6 Thiết bị lên men D = 3100; H =8550 4 7 Lọc tách tế bào vi khuẩn 2,51,081,47 1 8 Cô đặc chân không 3,20,93,8 1 9 Tẩy màu D = 1,06; h = 1,908 1 10 Axit hóa, kết tinh D = 2,9; h = 4,385 6 11 Ly tâm 2×1,2×0,7 1 12 Lọc băng tải 5,1×1,6×2,2 1 13 Sấy băng tải 2155×1550×3110 1 14 Phân loại 1.2×1×1.4 1 15 Máy bao gói 0,8 x 0,7 x 2,1 1 16 Gàu tải vận chuyển tinh bột 0,500×0,7×5,5 2 17 Bơm xử lý nguyên liệu 0,432 x 0,29 x 0,285 18 Bơm xử lý axit glutamic 1,307 x 0,38 x 0,74 19 Thiết bị nhân giống cấp 3 D = 1,72; H = 3,302 1 20 Thiết bị nhân giống cấp 2 D = 0,79; H =1,42 1 5.22.Thùng chứa Các thùng chứa là các thùng hình trụ tròn, nắp và đáy bằng. h D Các thùng chứa được tính theo công thức: Vtbi = Bảng 5.3 Bảng tổng kết các thùng chứa STT Công đoạn Kích thước 1 Thùng chứa sau thanh trùng và làm nguội D=2; H=1,35 2 Thùng chứa sau lọc D=1,6; H=2,1 3 Thùng chứa sau lọc(chứa bã) D=0,5; H=1,2 4 Thùng chứa sau cô đặc D=1,5; H=1,2 5 Thùng chứa sau tẩy màu D=1,5;H=1,2 6 Thùng chứa sau ép lọc D=1,5; H=1,2 7 Thùng chứa sau kết tinh D=1; H=0,9 8 Thùng sau khi ly tâm(chứa mật) D=0,5; H=1,5 CHƯƠNG VI TÍNH TỔ CHỨC VÀ XÂY DỰNG -- –˜&˜— -- 6.1.Tính tổ chức: 6.1 Sơ đồ hệ thống tổ chức của nhà máy. GIÁM ĐỐC PGĐ KINH DOANH PGĐ KỸ THUẬT Phòng KCS Phòng kĩ thuật Phòng kế hoạch Phòng kế toán, tài vụ Phòng hành chính Tổ y tế, bảo vệ Phòng maketing Phân xưởng sản xuất Phân xưởng phụ trợ Kho Phân xưởng cơ điện 6.1.2.Tổ chức lao động của nhà máy: 6.1.2.1.Chế độ làm việc: Nhà máy sản xuất axit glutamic, năng suất 4570tấn sp/năm hoạt động liên tục, không kể ngày lễ, thứ 7 và chủ nhật. Trong đó tháng 11 là nghỉ 20 ngày để vệ sinh và bảo dưỡng thiết bị sản xuất và 4 ngày nghỉ tết âm lịch (Theo 4.1). Theo 4.1, số ngày nhà máy sản xuất là 341 ngày/năm. Mỗi ngày phân xưởng sản xuất làm việc 3 ca. - Ca 1 từ 6h-14h. - Ca 2 từ 14h-22h. - Ca 3 từ 22h-6h sáng hôm sau. Khối hành chính làm việc 8h/ngày. - Sáng từ 7h30-11h30. - Chiều từ 1h30-5h30. 6.1.2.2. Tính nhân lực lao động: Thời gian làm việc của một công nhân Tlv=Thđ –(Tnghỉ lễ + Tchủ nhật+Tphép) Tlv=365 – 52 – 9 – 10 = 294 (ngày). Trong đó: 365 : là số ngày trong một năm. 52 : là số ngày chủ nhật trong một năm. 9 : là số ngày công nhân nghỉ lể. 10 : là số ngày công nhân nghỉ phép. Hệ số điều tiết công nhân K= 6.1.2.3. Nhân lực nhà máy: Lao động theo thời gian hành chính: Bảng 6.1 STT Chức vụ Số lượng 1 Giám đốc 1 2 Phó giám đốc 2 3 Thư kí giám đốc 1 4 Phòng kỹ thuật 4 5 Phòng kế hoạch 3 6 Phòng maketing 2 7 Phòng kế toán tài vụ 2 8 Phòng tổ chức hành chính 2 9 Phòng y tế 1 10 Nhà ăn 4 11 Công nhân vệ sinh 1 12 Lái xe 1 Tổng cộng 24 Lao động trực tiếp sản xuất: Bảng 6.2 STT Chức năng Số người/ca Số ca Số người 1 Xử lý tinh bột 2 3 6 2 Chuẩn bị môi trường lên men 1 3 3 3 Phân xưởng lên men 2 3 6 4 Phòng nhân giống 2 3 6 5 Phòng hóa lý, vi sinh 5 3 15 6 Lọc trong 1 3 3 7 Cô đặc chân không 1 3 3 8 Tẩy màu 1 3 3 9 Kết tinh 1 3 3 10 Ly tâm,ép lọc 1 3 3 11 Sấy 1 3 3 12 Đóng gói 1 3 3 13 Lái xe vận chuyển nguyên liệu, sản phẩm 4 3 12 14 Kho nguyên liệu 1 3 3 15 Kho thành phẩm 1 3 3 16 Phân xưởng cơ điện 3 3 9 17 Xử lý phụ trợ 3 3 9 18 Xử lí nước thải 1 3 3 19 Bảo vệ 1 3 3 20 Tổng cộng 33 99 Vậy số công nhân trực tiếp sản xuất của nhà máy là: Csx = 99 (người). Từ đó ta có công nhân trực tiếp sản xuất mà nhà máy cần có là: Ncn = K.Csx = 1,24×99 = 122,76 Chọn 123 người. Số người lao động trong 1ca đông nhất bằng tổng số người lao động gián tiếp và số người lao động trực tiếp của một ca 24 + 33 = 57 (người). Tổng số lao động trong nhà máy : 123 + 24 =147 (người) 6.2. Tính xây dựng nhà máy: 6.2.1. Phân xưởng sản xuất chính. Trên cơ sở thiết bị của nhà máy và việc thiết kế mặt bằng ta có phân xưởng sản xuất chính với các thông số sau: Bước cột: khoảng cách giữa hai trục định vị dọc nhà B = 6 (m), gồm 11 bước cột, Þ chiều dài nhà: (10´ 6) = 60 (m). Bước cột 6 (m), gồm 5 bước. Þ chiều rộng nhà: 4 ´ 6 = 24(m). Diện tích nhà: 60 ´ 24=1440 (m2). Phân xưởng sản xuất chính là nhà một tầng, tường bao bằng gạch thẻ dày 220 (mm), nhà cao 12,6(m), trần nhà được đổ bêtông cốt thép dày 100(mm). Tường ngăn giữa các phòng với nhau được xây bằng gạch thẻ dày 220(mm), cao 1(m), phần còn lại được ngăn cách bằng kính trong và khung nhôm dày 10(mm). Kích thước phân xưởng sản xuất chính: dài ´ rộng ´ cao = (60´24 ´10,8) m. Trụ nhà được làm bằng bêtông cốt thép, kích thước (200´200)mm, móng bêtông M200. Kết cấu mái dạng khung thép, chiều cao mái h=2 (m) Nền nhà: chống mòn, chống thấm, chịu được tác động cơ học (tải trọng của thiết bị). 6.2.2. Khu chứa nguyên vật liệu Đây là nơi dự trữ tinh bột, lượng tinh bột chứa trong kho đủ sản xuất trong thời gian 10 ngày . Tinh bột chứa trong các bao ni lông 2 lớp khối lượng mỗi bao là 50kg kích thước bao 1×0,4×03m và được xếp chồng lên nhau có khoảng trống để thông gió, mỗi chồng 10 bao. Vậy chiều cao mỗi chồng là 10 × 0,3 =3m. Khối lượng cần sản xuất trong 1 ngày: + Tinh bột: 17118,081(kg). Nguyên liệu cần chứa trong kho: mtinh bột = 17118,081 × 10 = 171180,81 (kg). Số bao tinh bột là = 3423,6~ 3424 (bao). Diện tích phần kho chứa tinh bột F1 = (m2). Trong đó: N: Tổng số bao nguyên liệu f: Diện tích chiếm chỗ mỗi bao, f = 0,4 m2. nb: Số bao trong 1 chồng. : Hệ số khoảng cách giữa các chồng, = 1,1. Vậy F1 = = 150,6 (m2). Diện tích phần đi lại chiếm 20% diện tích tổng = 30,1 (m2). Tổng diện tích của kho là : 150,6 + 30,1 = 180,7 (m2). Kích thước kho : 16×12×6 m. 6.2.3. Kho thành phẩm Chọn thùng carton có diện tích là 0,6 m2 để chứa các gói sản phẩm. Một thùng carton chứa 50 gói. Một ngày sản xuất được =27070,7gói. Sản phẩm dự trữ trong 7 ngày. Như vậy tổng số gói cần chứa là: 27070,7 ×7 =189494,9 (gói). Số thùng carton là = 3789,89 thùng. Các thùng carton được xếp trên kệ tầng cách mặt đất 0,5 mét. Mỗi kệ gồm 4 tầng, mỗi tầng xếp 4 hàng, mỗi hàng 20 thùng. Số thùng xếp được trên 1 kệ tầng là 80×4 = 320 thùng. Số kệ tầng cần là = 11,84. Chọn 12 kệ tầng, mỗi kệ tầng cách nhau 1 mét. Kích thước kho (24×18×7,2) m. 6.2.4 Nhà hành chính Gồm các phòng sau: + Phòng giám đốc : 6 × 4 = 24 (m2). + Phòng phó giám đốc : 2(4 × 4) = 32 (m2). + Phòng kế toán tài vụ : 4 × 4 = 16 (m2). + Phòng hành chính tổng hợp : 4 × 4 = 16 (m2). + Phòng kỹ thuật : 6 × 4 = 24 (m2). + Phòng maketing : 4 ×4 = 16 (m2). + Phòng thư kí : 3 × 4 = 12(m2). + Phòng kế hoạch : 4 × 4 = 16 (m2). + Phòng y tế : 3 × 4 = 12 (m2). + Hội trường : Số công nhân của toàn nhà máy là 147 người, mỗi người chiếm 1m2. Sân khấu rộng 4×6 = 24 m2. Lối đi chiếm 2(20×1) = 40 m2. Vậy diện tích hội trường là 147+ 24+ 40=211 m2 Ta có tổng diện tích các phòng chiếm là 399 m2 chưa kể cầu thang, hành lang, nhà vệ sinh…vv. Tổng diện tích cần xây dựng của nhà hành chính là 504 m2 Xây nhà 2 tầng, kích thước: Tầng 1: (42×6×4,2) m. Tầng 2: (42×6×4,2) m. 6.2.5 Xưởng cơ điện Chọn kích thước: ( 12 ´ 6 ´ 5,4) m. 6.2.6 Lò hơi, khí nén Đây là phân xưởng dễ xảy ra cháy nổ nên được đặt cuối hướng gió. Phân xưởng có phòng để đồ bảo hộ lao động. Phân xưởng đặt lò hơi có kích thước: (9×6×9) m. 6.2.7. Trạm biến áp Đặt ở góc nhà máy nơi ít người qua lại. Kích thước: (4×4×4,8) m. 6.2.8. Máy phát điện dự phòng Để đảm bảo làm việc liên tục nhà máy có trang bị máy phát điện dự phòng. Kích thước: (6×6×4,8) m. 6.2.9 Khu xử lý nước thải Nước thải trước khi thải ra đường thoát nước chung của khu công nghiệp cần được xử lý sơ bộ. Chọn diện tích khu xử lý nước thải là (18x6x4,8) m. 6.2.10 Khu xử lý nước Xử lý nước để pha chế dịch lên men, cho lò hơi… Kích thước: (12×6×4,8) m. 6.2.11. Đài nước Kích thước đài nước như sau: Chiều cao đặt đài nước: 14 m. Đường kính đài nước: 7 m. Đài nước là nơi cung cấp nước cho sản xuất và sinh hoạt. Lượng nước cần cung cấp cho sản xuất trong 1 h Theo mục7.2: 172,37(m3). Chọn thiết kế đài nước cung cấp cho nhà máy trong một giờ, hệ số chứa đầy của đài nước là φ = 0,85; thể tích của đài chứa là Vthiết bị= (m3) Chọn đường kính đài nước D = 7m, chiều cao là h = m 6.2.12. Nhà sinh hoạt Nhà sinh hoạt vệ sinh gồm có: phòng phát mũ áo và thay mặc, phòng tắm rửa, nhà vệ sinh. Số nhân viên ca đông nhất là: 57 người. Khu vực thay đồ: Tính cho 60% nhân viên ở ca đông nhất là: 570,60 = 34,2 (người). Diện tích mỗi phòng thay đồ : 0,2 m2/1 công nhân. Diện tích khu vực thay đồ: 0,235= 7(m2). Khu vực tắm: Tính cho 60% nhân viên ở ca đông nhất và 6 công nhân/1 vòi tắm. Số vòi tắm: =5,5. Ta chọn 6 vòi. Kích thước mỗi phòng: (1×1×2,5) m. Như vậy diện tích nhà tắm là 6×(1×1) = 6 m2. Nhà vệ sinh: số lượng nhà vệ sinh tính bằng 1/4 số nhà tắm. Số nhà vệ sinh: =1,5. Ta chọn thiết kế 2 nhà vệ sinh. Kích thước mỗi phòng: (1×1,2×2,5) m. Diện tích nhà vệ sinh là 2×(1×1,2)=2,4 m2. Tổng diện tích của nhà tắm và nhà vệ sinh là 7+6 + 2,4 = 15,4 (m2). Kích thước: (6×4×4,8) m. 6.2.13. Nhà để xe máy và xe đạp: Số xe được tính cho 80% nhân viên ca đông nhất. Mỗi xe chiếm 1 m2. Diện tích nhà để xe là 0,8 x 57 x 1= 45,6 m2 Chọn nhà có kích thước: (9×6×3) m. 6.2.14. Gara ôtô: Nhà máy có 4 ôtô để vận chuyển hàng mỗi xe chiếm diện tích 18 m2 và 1 xe chở lãnh đạo chiếm diện tích là 8 m2. Kích thước: (15×6×4,8) m. 6.2.15. Phòng bảo vệ: Xây dựng gần cổng chính nhà máy. Kích thước: (3×3×4,2) m 6.2.16. Nhà ăn: Tính cho 2/3 số công nhân nhân viên trong ca đông nhất là : 57= 38 ( người) Diện tích cho mỗi người là 2,25 m2. Diện tích cần có: 38 2,25 = 85,5 (m2). Kích thước: (18×6×4,8) m. 6.2.17. Kho nhiên liệu: Là nơi chứa nguyên liệu phụ cho sản suất. Kích thước: (6×4×4,8) m. 6.2.18. Kho hóa chất: Là nơi để đặt các thiết bị để hỗ trợ cho công tác phòng cháy chữa cháy. Kích thước: (6×4×4,2) m. 6.2.19. Khu đất mở rộng: Kích thước: (66×18) m. 6.3. Qui cách xây dựng nhà máy: Nhà máy có 2 cổng, xung quanh bao bằng hàng rào thép. Trong nhà máy có trồng nhiều cây xanh. Các đường đi lại được đổ nhựa, chiều rộng của đường là 6 (m). Khu sản xuất và khu hành chính được bố trí đầu hướng gió. Khu năng lượng, lò hơi, nhà vệ sinh, khu xử lý nước thải được bố trí cuối hướng gió để đảm bảo tốt yêu cầu vệ sinh tránh gây ô nhiễm và phòng chống cháy nổ tốt. Các công trình khác được bố trí hợp lý để thuận tiện cho sản xuất và sinh hoạt. Từ các công trình xây dựng đã tính và chọn được ở trên ta có bảng tổng hợp các công trình xây dựng trong nhà máy như sau . Bảng 6.3: Tổng kết các công trình xây dựng trong nhà máy. TT Tên công trình Kích thước (D´R´C), m Diện tích, m2 1 Nhà sản xuất chính 60´24 ´10,8 1440 2 Khu nguyên liệu 18×12×6 216 3 Kho thành phẩm 24 ´ 18 ´ 7,2 432 4 Nhà hành chính – hội trường 42 ´ 6 ´ 7,2 252 5 Nhà ăn 18 ´ 6 ´ 4,8 108 6 Nhà để xe 9×6×4,8 54 7 Gara ôtô 15 ´ 6 ´ 4,8 90 8 Xưởng cơ điện 12´6 ´5,4 72 9 Trạm biến áp 4×4×4,2 16 10 Nhà phát điện 6×6×4,8 36 11 Nhà xử lý nước 12×6×4,8 72 12 Lò hơi, khí nén 9x6x9 54 13 Nhà vệ sinh 6×4×4,8 24 14 Đài nước D´H =7´5 35 15 Kho nhiên liệu 6 ´ 4 ´ 4,8 24 16 Nhà bảo vệ (2 nhà) 3 ´ 3 ´ 4,2 18 17 Khu xử lý nước thải 18x6x4,8 108 18 Nhà cứu hỏa 4 x4 x4,8 16 19 Khu đất mở rộng 66´18 1188 Tổng cộng 4255 Từ bảng số liệu, ta có tổng diện tích xây dựng nhà máy là: Fxd = 4255 (m2) Diện tích khu đất được tính theo công thức: (m2) [11, trang 44] Trong đó: Fkđ: Diện tích khu đất xây dựng nhà máy Fxd: diện tích xây dựng nhà máy, Fxd = 4255 (m2) Kxd: Mật độ xây dựng, theo qui định Kxd = 0,35 ÷ 0,5. Chọn Kxd = 0,35 Thay số vào ta có: 12157,14 (m2) Hệ số sử dụng: Trong đó: Fsd = Fxd + Fgt + Fhè rãnh + Fcây xanh Với, Fcx: Diện tích trồng cây xanh (bằng 25% tổng diện tích các công trình). Fcx = 0,25 4255 = 1063,75 (m2). Fgt: Diện tích đường giao thông (bằng 45% tổng diện tích các công trình). Fgt = 0,45 4255 = 1914,75(m2). Fhè rãnh = 0,3 ´ Fxd = 0,3 ´ 4255= 1276,5(m2) Þ Fsd = 8510 (m2) Thay số vào ta có: Vậy hệ số sử dụng đất của nhà máy là 0,70 CHƯƠNG VII TÍNH HƠI - NƯỚC 7.1. Tính hơi. 7.1.1. Tính nhiệt cho thiết bị dịch hóa tinh bột. 7.1.1.1. Lượng nhiệt đun dịch tinh bột từ 26,50C lên 950C. Trong đó: G: Khối lượng dịch trong nồi dịch hóa, G = 1856,6(kg). t2: Nhiệt độ cuối cùng : 95oC. t1: Nhiệt độ ban đầu của thiết bị lấy bằng nhiệt độ môi trường : 26,5oC. C: Nhiệt dung riêng của dịch tinh bột C = Chtx + 4186(1 - x) (J/kgđộ). x: Nồng độ chất hoà tan. x = = 0,38 Cht: Nhiệt dung riêng của chất hoà tan khan. Cht = 0,607 (kcal/kg.độ) = 2541,38(J/kg.độ) C = 2541,38 0,38+ 4186(1-0,38) =3561 (J/kg.độ) = 0,85 (kcal/kg.độ). 108100,5(kcal). 7.1.1.2. Lượng nhiệt giữ khối dịch ở 950C trong 40 phút: Ta có: Q = F Ta( tbm - tkk ) Trong đó, tkk là nhiệt độ môi trường, tkk = 26,50C tbm là nhiệt độ bề mặt thiết bị, tbm = = 60,750C a = 9,3 + 0,05860,75 = 12,8 (W/m2.độ). T = 45 60 = 2700 (giây). F = 5 (m2) Vậy Q = 5270012,8(60,75 - 26,5)= 5918400(J) = 1413,85 (kcal) Tổng nhiệt dùng cho nồi dịch hóa: Q = 109514,3 (kcal). 7.1.1.3 Chi phí hơi cho thiết bị dịch hóa: ihn : Hàm nhiệt của hơi nước ở nhiệt độ hơi đốt. inn : Hàm nhiệt của nước ngưng. Ở 95oC, ihn = 647,0 (kcal/kgđộ). [12- Tr 312] inn = 120,3 (kcal/kgđộ). Lượng hơi cung cấp cho thiết bị dịch hóa được tính: D === 207,9(kg). Cường độ hơi tiêu tốn: Dh = = = 277,2 (kg/h). 7.1.2. Tính nhiệt cho thiết bị đường hóa tinh bột 7.1.2.1 Lượng nhiệt giữ khối dịch ở 620C trong 70 giờ: Ta có: Q = F Ta( tbm - tkk ) Trong đó, tkk : nhiệt độ môi trường, tkk = 26,50C. tbm: nhiệt độ bề mặt thiết bị, tbm = = 44,250C. a = 9,3 + 0,05844,25 = 12,505 (W/m2.độ) T = 70 3600 = 252000 (giây) F = 18(m2) Vậy Q = 1825200012,505(44,25-26,5) =1006827570 (J) = 240476,6(kcal). 7.1.2.2. Chi phí hơi cho thiết bị đường hóa: ihn : Hàm nhiệt của hơi nước ở nhiệt độ hơi đốt. inn : Hàm nhiệt của nước ngưng. Ở 120oC, ihn = 647,0 (kcal/kgđộ). [3 ] inn = 120,3 (kcal/kgđộ). Lượng hơi cung cấp cho thiết bị đường hóa được tính: D = = = 456,57(kg) Cường độ hơi tiêu tốn: Dh = = = 6,5 (kg/h). 7.1.3. Tính nhiệt cho thiết bị thanh trùng dịch pha chế 7.1.3.1 Lượng nhiệt đun dịch tinh bột từ 26,50C lên 1250C. Trong đó: G : Khối lượng dịch đưa vào thanh trùng, G =3610,3 (kg) t2: 125oC t1: Nhiệt độ ban đầu của thiết bị lấy bằng nhiệt độ môi trường : 26,5oC C: Nhiệt dung riêng của dịch pha chế. C = 4186(1-x) (J/kg.độ). [6 - Tr 152] x: Nồng độ chất hoà tan = 3767,4 (J/kg.độ) = 0,9 (kcal/kg.độ) (kcal). 7.1.3.2. Lượng nhiệt giữ khối dịch pha chế ở 1250C trong 15 phút: Ta có: Q = F T2a( tbm - tkk ) Trong đó: tkk là nhiệt độ môi trường, tkk = 26,50C tbm : nhiệt độ bề mặt thiết bị, tbm = = 75,750C a = 9,3 + 0,05875,75 = 13,694 (W/m2.độ) T2 = 15 60 = 900 (giây) F = 60 (m2) Vậy Q = 60 90013,694(75,75 - 26,5) =36419193 (J) = 8698,5 (kcal). Tổng nhiệt dùng cho thanh trùng dịch pha chế: Q = 328755 (kcal). 7.1.3.3. Chi phí hơi cho thiết bị thanh trùng dịch pha chế: ihn : Hàm nhiệt của hơi nước ở nhiệt độ hơi đốt. inn : Hàm nhiệt của nước ngưng. Ở 120oC, ihn = 647,0 (kcal/kgđộ). [3] inn = 120,3 (kcal/kgđộ). Lượng hơi cung cấp cho thiết bị thanh trùng được tính: D = = = 624,1 (kg). Cường độ hơi tiêu tốn: Dh = = = 2496,7(kg/h). 7.1.4. Công đoạn cô đặc dịch sau lên men Dịch sau lên men có nồng độ 17% sẽ được đưa qua hệ thống cô đặc chân không không đến quá bão hòa để tạo ra dung dịch axit glutamic có nồng độ 30%. Các đại lượng thứ nguyên có liên quan: DO: Hơi sống đi vào nồi đầu (kg/h). Wi: Lượng hơi thứ bốc ra từ các nồi (kg/h). Gđ: Lượng dịch lọc vào hệ thống, (kg/h). Gc: Lượng chế phẩm sau khi cô đặc, (kg/h). Xđ: Nồng độ chất khô của dịch lọc vào hệ thống chọn Xc: Nồng độ chất khô trong chế phẩm chọn Khối lượng nước bốc hơi trong quá trình cô đặc Hay Gd = 3619,8(kg/h). Thay vào ta có lượng hơi thứ bốc ra: (kg/h). Lượng hơi đốt cần cho quá trình cô đặc: Trong đó: D: Lượng hơi đốt cung cấp cho quá trình cô đặc. Ta có: , trong đó: n: Số nồi cô đặc n = 1 0,85: Hệ số hiệu chỉnh. Thay số vào:= 1845,3 (kg/h). 7.1.5. Sấy axit glutamic Calorife Máy sấy Độ ẩm ban đầu của axit glutamic: W1 = 3% Độ ẩm cuối cùng của axit glutamic: W2 = 0,4% Nhiệt độ của không khí trước khi vào calorife: t0 = 26,50 C Nhiệt độ của không khí sau khi ra khỏi calorife: t1= 800 C Nhiệt độ của không khí sau khi ra khỏi máy sấy: t2= 400 C Nhiệt độ ban đầu của axit glutamic ban đầu chọn bằng nhiệt độ môi trường tvl =26,50 C Nhiệt độ của axit glutamic sau khi sấy tR2 = 400 C 7.1.5.1. Tính toán các trạng thái của không khí và vật liệu sấy 1. Các thông số trạng thái của không khí Trạng thái ban đầu của không khí trước khi vào calorife là trạng thái của không khí trong điều kiện tự nhiên, lấy theo độ ẩm và nhiệt độ trung bình của cả năm là : to = 26,50 C [ 13 - Tr 99 ] 2. Hàm ẩm của không khí ,(kg ẩm/kg kk) Ở nhiệt độ to = 26,5oC, áp suất hơi nước bảo hoà Pbl = 0,035227 (at), [ 12 - Tr 316 ] Áp suất chung của khí quyển, P = 1 (at) (kg ẩm/kg kkk). 3. Nhiệt lượng riêng của không khí ẩm (kJ/kg kk) (kJ/kg kkk). 4. Hàm ẩm của không khí sau khi qua calorife Nhiệt độ của không khí sau khi qua calorife là 800C. Hàm ẩm của không khí : X1 = X0 = 0,0115 ( kg ẩm/kg kkk). Áp suất hơi nước bão hoà ở t1 = 800C là Pbl = 0,483 (at). (%). (%). 5. Nhiệt lượng của không khí nóng sau khi qua calorife (kJ/kg kkk). 6. Nhiệt lượng không khí sau khi ra khỏi máy sấy Do chỉ tính trong quá trình sấy lý thuyết nên 7. Hàm ẩm của không khí sau khi ra khỏi máy sấy Chọn trạng thái không khí ra khỏi máy sấy là t2 = 400C. (kg ẩm/kg kkk). Ở nhiệt độ t2 = 400C, áp suất hơi bão hoà Pb2 = 0,0752 (at). . 8. Lượng không khí khô vào máy sấy. Khối lượng acid glutamic ẩm trước khi sấy là 587,875(kg/h). Lượng nước bốc hơi: (kg/h). Khối lượng acid glutamic khô sau khi sấy đến độ ẩm 0,4% là: G2 = G1 – W = 587,875 – 15,747 = 572,128(kg/h). Lượng không khí khô vào máy sấy: , (kg/h). [10, trang 165]. (kg/h). 9. Nhiệt dung riêng của acid glutamic Acid glutamic có công thức là C5H9NO4. C = n1c1+ n2c2 + n3c3 + ….. (J/kgđộ) [12 - Tr 152] Trong đó: M: Khối lượng mol của hợp chất. ni: Số nguyên tử của các nguyên tố trong hợp chất. cj: Nhiệt dung riêng của các nguyên tố tương ứng (J/kg.độ). Vậy nhiệt dung riêng của axit glutamic là: C = = 1478,7(J/kg độ). 10. Cân bằng nhiệt trong quá trình sấy. Nhiệt vào: - Không khí mang vào:, (KJ/h). - Acid glutamic ẩm vào: , (KJ/h). - Nhiệt calorife cung cấp: Qc,(KJ/h). Nhiệt ra: - Không khí ẩm mang lại:, (kJ/h). - Acid glutamic khô mang ra:, (kJ/h). Do tổn thất: , (kJ/h). Giả sử C1 = C2 = C = 1478,7 (J/kg.độ). Phương trình cân bằng nhiệt lượng: (kJ/h). Chọn hiệu suất trao đổi nhiệt: Lượng nhiệt thực tế cần thiết cung cấp cho calorife trong một giờ: (kJ/h). Lượng hơi nước bão hoà: Gọi d: lượng hơi nước cần dùng trong một giờ, kg r: ẩn nhiệt hoá hơi của hơi nước bảo hoà ở 1200C r = 2207 [12- Tr313] , (kJ/h) (kg/h). 7.1.6. Tính lượng hơi cần dùng Lượng hơi cần cung cấp cho nhà máy trong 1giờ: D = 277,2 + 6,5 + 2496,7+1845,3 + 7232,15 = 11857,85(kg/h). Lượng hơi để vệ sinh, tổn thất vào các mục đích khác bằng 10% tổng lượng hơi cung cấp cho sản xuất. 11857,85 × 0,1 = 1185,785 (kg/h). Tổng lượng hơi trong 1 giờ là: 11857,85 + 1185,785 = 13043,6 (kg/h). Lượng hơi thực tế cần dùng: Dtt = Với hệ số tổn thất nhiệt, mất mát do đường ống các thiết bị phụ tải, tổn thất do trở lực đường ống và hiệu suất lò. Chọn = 0,75. (kg hơi/h) 7.2. Tính nước Nước yêu cầu phải qua xử lý để đảm bảo chỉ tiêu chất lượng trong sản suất. Giả sử 1 kg nước sinh ra 1kg hơi. Suy ra, nước dùng cho lò hơi trong 1 giờ: 17,39 (m3)=139,12 (m3/ca) Nước dùng cho hòa tan tinh bột: Lượng tinh bột sắn đem hòa tan trong 1ca là: 5706(kg). Lượng nước cần dùng trong 1 ca là: 28958,47 - 5706 = 23252,44(kg) 23,25 (m3). Giả sử nước cần vệ sinh thiết bị: 5 (m3/ca). Các quá trình khác:5 (m3/h). Tổng lượng nước cần dùng: 139,12 + 23,25 +5 +5 =172,37 (m3/h). CHƯƠNG VIII KIỂM TRA SẢN XUẤT VÀ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM Kiểm tra sản xuất là việc hết sức quan trọng đặc biệt đối với ngành công nghệ thực phẩm. Kiểm tra sản xuất nhằm đảm bảo chất lượng sản phẩm của nhà máy, đảm bảo cho công nhân thao tác đúng qui trình kỹ thuật, tránh ảnh hưởng xấu đến sản phẩm cũng như những sự cố kỹ thuật và hư hỏng của máy móc, thiết bị. Kiểm tra sản xuất giúp ta đánh giá được tình hình hoạt động của nhà máy và đề ra kế hoạch hợp lý. Đồng thời, qua đó phát hiện được những sai sót để điều chỉnh hoặc có biện pháp cải tiến kỹ thuật để nhà máy hoạt động tốt. 8.1. Kiểm tra đầu vào của nguyên liệu Yêu cầu: tinh bột có màu trắng sáng ,không có màu nâu hay đục và không có nấm mốc phát triển. 8.2. Kiểm tra các công đoạn sản xuất 8.2.1. Xử lý nguyên liệu Trong quá trình thuỷ phân tinh bột cần thường xuyên kiểm tra nhiệt độ, PH, đo mức độ thủy phân của tinh bột. 8.2.2. Pha chế dịch lên men Cần kiểm tra tỉ lệ chất dinh dưỡng cho vào dịch trước khi đi thanh trùng. 8.2.3. Lên men Để đảm bảo quá trình lên men đạt hiệu quả cao phải chú ý khống chế các điều kiện kỹ thuật sau: + Nhiệt độ: luôn giữ ở 320C. + Khi pH giảm đến 7 phải bổ sung urê ngay cho pH lên đến 8. + Khi bọt nhiều phải tiếp dầu phá bọt để CO2 thoát ra dễ dàng. + Thường xuyên đo nhiệt độ, độ đường, độ axit, pH, lượng không khí, áp suất. + Đo độ đục trên máy so màu. + Bổ sung urê. 8.2.4. Công đoạn tinh chế + Đo nồng độ axit glutamic sau khi cô đặc. Sau khi cô đặc, nồng độ axit glutamic khoảng 30%, pH = 5,5 - 6. + Đo pH của quá trình kết tinh. + Kiểm tra độ ẩm của axit glutamic sau khi li tâm, ép lọc, sấy. 8.3. Kiểm tra chất lượng sản phẩm Axit glutamic phải đảm bảo các chỉ tiêu hoá lý sau: - Tinh thể màu trắng sáng, các hạt đều nhau. - Phân tử lượng 147,13 - pH = 3,3. - Độ ẩm đạt 0,4 - 0,5 . - Nhiệt độ nóng chảy là 247 – 2490 C - Tan hoàn toàn trong nước, không tan trong cồn, ete và một số dung môi. CHƯƠNG IX AN TOÀN LAO ÐỘNG Trong nhà máy, an toàn lao động là vấn đề được đặt lên hàng đầu. Nó ảnh hưởng rất lớn đến quá trình sản xuất, sức khoẻ và tính mạng của công nhân cũng như tình trạng máy móc, thiết bị. Do đó, cần phải phổ biến rộng rãi cho cán bộ công nhân viên nhà máy hiểu biết và vận dụng một cách có hiệu quả. 9.1. Các nguyên nhân gây 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 không đúng quy trình kỹ thuật. - Trình độ lành nghề và nắm vững về mặt kỹ thuật của công nhân còn yếu. - Các thiết bị, máy móc được trang bị không tốt hoặc chưa hợp lý. 9.2. Những biện pháp hạn chế tai nạn lao động: - Tại các phân xưởng phải có các biển báo về quy trình vận hành từng loại thiết bị. - Bố trí lắp đặt thiết bị phù hợp với quá trình sản xuất. Các loại thiết bị có động cơ như: gàu tải, …phải có che chắn cẩn thận. - Các đường ống hơi nhiệt phải có lớp bảo ôn, có áp kế. - Phải kiểm tra lại các bộ phận của máy trước khi vận hành để xem có hư hỏng gì không, nếu có phải sửa chữa kịp thời. - Các thiết bị chứa CO2 lỏng, khí nén… phải đặt xa nơi đông người, có áp kế. - Kho xăng, dầu, nguyên liệu… phải đặt xa nguồn nhiệt. Trong kho phải có bình CO2 chống cháy và vòi nước để chữa lửa. Ngăn chặn người vô phận sự vào khu vực sản xuất và kho tàng. Không được hút thuốc lá trong kho. - Người công nhân vận hành máy phải thực hiện đúng chức năng của mình, phải chịu hoàn toàn trách nhiệm nếu máy móc bị hư hỏng do quy trình vận hành của mình. - Kỷ luật của nhà máy phải thực hiện nghiêm để xử lý kịp thời những trường hợp vô nguyên tắc, làm ẩu. 9.3. Những yêu cầu cụ thể về an toàn lao động: 9.3.1. Chiếu sáng và đảm bảo ánh sáng khi làm việc: - Phải đảm bảo độ sáng tối thiểu Emin trong nhà sản xuất. Nếu chiếu sáng không tốt sẽ ảnh hưởng đến sức khoẻ của công nhân, không đảm bảo khi vận hành máy móc. - Ban ngày cần phải sử dụng nguồn sáng tự nhiên. - Ban đêm sử dụng nguồn ánh sáng nhân tạo phải đủ chỉ tiêu về độ rọi. 9.3.2. Thông gió: Nhà sản xuất và làm việc phải được thông gió tốt. 9.3.3. An toàn về điện: * Về điện chiếu sáng: Số bóng đèn, 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: - 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 điện 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 và có bút thử điện. - Khi cắt điện phải có biển báo và mang dụng cụ bảo hiểm điện. 9.3.4. 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 rõ 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, vô dầu mỡ cho thiết bị. 9.3.5. 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. - Ðề phòng cháy nổ cần phải tuân theo các thao tác về thiết bị đã được hướng dẫn. - Không hút thuốc tại kho nguyên liệu, xăng dầu, gara ô tô… - Phải đủ nước, thiết bị chữa cháy. - Thường xuyên kiểm tra định kỳ công tác phòng cháy tại nhà máy. 9.3.6. An toàn với hoá chất: Các hoá chất phải đặt đúng nơi quy định. Khi sử dụng phải tuân theo quy định đề ra để tránh gây độc hại, ăn mòn và hư hỏng thiết bị. 9.3.7. Chống sét: Ðể đảm bảo an toàn cho các công trình trong nhà máy, phải có cột thu lôi cho những công trình ở vị trí cao. KẾT LUẬN Nhờ sự giúp đỡ tận tình của cô giáo hướng dẫn Trương Thị Minh Hạnh và các thầy cô khác trong bộ môn cũng như gia đình, bạn bè, em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp với đề tài: “Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic từ tinh bột sắn, năng suất 4570 tấn sản phẩm/năm”. Việc thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic tinh thể đã đáp ứng một phần nào cho các nhà máy sản mì chính, dược phẩm và một số ngành khác, góp phần thúc đẩy nền kinh tế của đất nước nói chung và khu vực miền trung nói riêng , tận dụng được nguồn nguyên liệu có sẵn trong nước. Qua quá trình thiết kế, tôi đã có cơ hội áp dụng và kiểm tra lại những kiến thức đã tiếp nhận được suốt 5 năm qua và có thể hiểu sâu hơn về công nghệ sản xuất axitglutamic. Mặc dù tôi đã có nhiều cố gắng trong công việc, nhưng với thời gian có hạn cùng với những hạn chế về kiến thức chuyên môn và kinh nghiệm thực tiễn của bản thân nên sai sót là điều không thể tránh khỏi. Tôi rất mong nhận được những ý kiến đóng góp chân thành của thầy cô và bạn bè để nâng cao kiến thức, kinh nghiệm nhằm phục vụ công tác sau này. Đà Nẵng, ngày 25 tháng 5 năm 2011. Sinh viên thực hiện TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng việt Hoàng Kim Anh, Ngô Kế Xương, Nguyễn Xích Liên (2004), Tinh Bột Sắn Và Các Sản Phẩm Từ Tinh Bột Sắn, NXB Khoa Học Và Kỹ Thuật, Tp Hồ Chí Minh. Tài liệu từ công ty Ajinomoto. GS, TSKH Nguyễn Bin, PGS.TS Đỗ Văn Đài, TS.Nguyễn Trọng Khuông, TS.Trần Xoa, Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất và thực phẩm (1992), Tập 1, NXB Đại học và kỹ thuật Hà Nội. TS.Trương Thị Minh Hạnh (2004), Bài giảng công nghệ sản xuất axít amin, ĐHBK Đà Nẵng. PGS.TS. Nguyễn Thị Hiền (2004), Công nghệ sản xuất mì chính và các sản phẩm lên men cổ truyền, NXB Khoa Học và Kỹ Thuật, Hà Nội. Lê Văn Hoàng (2004), Các quá trình và thiết bị công nghệ sinh học trong công nghiệp, NXB Khoa Học và Kỹ Thuật. ThS. Trần Xuân Ngạch, ThS. Phan Bích Ngọc, Bài giảng môn học công nghệ lên men, ĐHBK Đà Nẵng. PGS.TS. Lương Đức Phẩm (2004), Công nghệ vi sinh vật, NXB Nông Nghiệp. Trần Văn Phú, Lê Quang Dương(1991), ‘Kỹ thuật sấy nông sản’, NXB Khoa học và kỹ thuật Hà Nội. Trần Văn Phú, ‘Tính toán và thiết kế hệ thống sấy’, NXB Giáo dục Trần Thế Truyền (2006), Cơ sở thiết kế nhà máy, Khoa Hóa ĐHBK Đà Nẵng. Trần Xoa, Nguyễn Trọng Khuông, Phạm Xuân Toản (1992), Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất và thực phẩm Tập 1, NXB Đại học và kỹ thuật Hà Nội. Trần Xoa, Nguyễn Trọng Khuông, Phạm Xuân Toản (1992), Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất và thực phẩm Tập 2, NXB Đại học và kỹ thuật Hà Nội. Tiếng Nga Ц..Ρ.ЗąЙЧИΚ(1997),ΟЂΟΥДΟΒАΗИЕПΡΕДПΡИЯТИЙ ΒИΗΟДΕЛЂЧΕСΚΟЙ ΠΡΟΜЫΙΙΙЛΕΗΗΟСΤИ̦̦ Μоскьа. Web (ngay 15-2) (ngay 15-2) (ngay 15-2) (ngay 15-2) (ngay 30-2) (ngay 30-2) (ngay 30-2) (ngay 3-3) (ngay 3-3) (ngay 8-3) cập nhật 8/3 (ngay 25-4) truy cập 27/4 (ngay 30-4) (ngay 30-4) (ngày 30-4) (ngày 30-4) (ngày30-4) (ngày30-4) (ngày 30-4) truy cập 30-4 . MỤC LỤC