Thiết kế nhà máy sản xuất tinh bột khoai mì

trình sấy. Khi tinh bột đạt đến độ ẩm yêu cầu thì nó được tháo ra ngoài qua máng tháo liệu. Không khí sau khi sấy một phần hoàn lưu trở lại thiết bị sấy, một phần thoát ra ngoài theo ống thoát khí. Thông số kỹ thuật: Độ ẩm ban đầu của tinh bột khi sấy bằng phương pháp này có giá trị khoảng 40%. Độ ẩm đầu ra của tinh bột khoảng 17%. Nhiệt độ sấy khoảng 50 ÷ 55oC. Vận tốc dòng không khí khoảng 0,5 ÷ 1m/s. So sánh ưu nhược điểm của thiết bị sấy hoạt động liên tục và gián đoạn: Cả hai thiết bị này đều có chung một nhược điểm của loại máy sấy tĩnh là sấy không đều giữa các lớp do hiện tượng phân tầng không khí (không khí nóng có khối lượng riêng bé nổi lên trong khi đó không khí lạnh có khối lượng riêng lớn chìm xuống). Bảng 12 : So sánh thiết bị sấy hoạt động liên tục và gián đoạn Buồng sấy Hầm sấy Vật liệu sấy không được đảo trộn trong quá trình sấy nên thời gian sấy dài. Vật liệu sấy được đảo trộn khi đi từ băng tải trên xuống băng tải dưới nên sấy đều hơn và dẫn đến thời gian sấy ngắn hơn. Tổn thất nhiệt lớn vì nhiệt lượng của tác nhân sấy không được sử dụng triệt để (nạp vật liệu vào và tháo vật liệu ra phải mở toang cửa phòng). Tổn thất nhiệt ít hơn. Điều kiện làm việc nặng nhọc, khó kiểm tra quá trình. Điều kiện làm việc tương đối dễ dàng. Quá trình sấy có lớp vật liệu rời lưu động Trong công nghiệp sản xuất tinh bột khoai mì, phương pháp chủ yếu dùng để sấy khô tinh bột là sử dụng hệ thống sấy khí thổi. Nguyên tắc: Thực hiện quá trình sấy trong trạng thái khí động, hạt vật liệu sấy bị lôi cuốn theo dòng tác nhân nên sự trao đổi nhiệt và trao đổi ẩm giữa dòng tác nhân và vật liệu sấy rất mãnh liệt. Phạm vi ứng dụng: Vật liệu sấy dạng hạt nhẹ dễ tách ẩm. Sản phẩm sấy khô đều, năng suất cao. Ứng dụng trong các nhà máy lớn. Thiết bị sấy khí thổi Hình 23 : Thiết bị sấy khí thổi Cấu tạo Hình 24 : Hệ thống sấy khí thổi một bậc có bộ phận phân loại vật liệu sấy theo độ ẩm Nguyên lý hoạt động: Tinh bột ướt được cấp vào ống sấy nhờ vít tải nhập liệu. Không khí do quạt thổi qua lò gia nhiệt không khí, tác nhân sấy được gia nhiệt đến nhiệt độ cần thiết rồi được thổi vào ống sấy. Với vận tốc cao của dòng tác nhân sấy, tinh bột bị cuốn theo dòng tác nhân sấy chuyển động từ dưới lên và được sấy khô. Phía trên ống sấy, tinh bột được thổi vào bộ phận giảm tốc độ dòng và phân loại theo độ ẩm, các hạt tinh bột còn ẩm nặng hơn sẽ rơi vào ống thứ nhất và hoàn lưu trở lại thiết bị sấy, các hạt tinh bột đã khô thì rơi vào cyclon lắng để tách ra khỏi dòng không khí. Thông số kỹ thuật: Do thời gian sấy ngắn (5 ÷ 7 giây) nên cho phép sấy ở nhiệt độ cao (100 ÷ 150oC) mà không sợ ảnh hưởng đến chất lượng của hạt tinh bột. Vân tốc dòng tác nhân khoảng 10 ÷ 20m/s. Năng lượng tiêu thụ khoảng 4600 ÷ 5000 KJ/Kg ẩm. Độ ẩm ban đầu của tinh bột khoảng 40%. Độ ẩm của tinh bột sau khi sấy khoảng 10 ÷ 13%. Ưu, nhược điểm của hệ thống sấy khí thổi: Ưu điểm: thời gian sấy ngắn, năng suất cao, thiết bị tương đối đơn giản. Nhược điểm: tiêu tốn nhiều năng lượng. Sấy tiếp xúc Một phương pháp sấy khác cũng được ứng dụng trong kỹ thuật sấy tinh bột là phương pháp sấy tiếp xúc. Tuy nhiên hiện nay người ta rất ít sử dụng thiết bị này để sấy tinh bột. Thiết bị sấy sử dụng là thiết bị sấy 2 trục lăn. Cấu tạo Hình 25 : Thiết bị sấy 2 trục lăn nhập liệu từ dưới lên Hình 26 : Thiết bị sấy 2 trục lăn nhập liệu từ trên xuống Nguyên tắc hoạt động: Tinh bột ướt được nhập từ trên xuống giữa hai trục lăn (drum) quay ngược chiều nhau. Hơi nước được cấp vào trong 2 trục đốt nóng thành trục cấp nhiệt gián tiếp cho vật liệu sấy, làm khô vật liệu sấy. Tinh bột khô sẽ được tách khỏi bề mặt trục lăn nhờ dao cạo. Vật liệu khô sẽ rơi xuống vít tải và được vận chuyển ra ngoài. Sau khi sấy xong tinh bột thu được ở dạng cục hay mảng do đó cần phải thông qua quá trình nghiền để thu được tinh bột dạng hạt mịn. Hình 27 : Nguyên lý hoạt động của thiết bị sấy 2 trục lăn Thông số kỹ thuật: Áp suất làm việc: áp suất khí quyển. Vận tốc trục lăn: 2 ÷ 10 vòng/phút. Áp suất hơi nước: 2 ÷ 3 atm. Bao gói Mục đích Mục đích của quá trình bao gói là nhằm bảo vệ sản phẩm tinh bột sau khi đã sấy khô và làm nguội khỏi các tác động không tốt của môi trường xung quanh như: độ ẩm, nhiệt độ, ánh sáng, vi sinh vật… nhằm kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm. Ngoài ra, việc bao gói còn nhằm mục đích thuận tiện cho vận chuyển và phân phối tới người tiêu dùng. Cách tiến hành Việc bao gói có thể thực hiện bằng tay hoặc bằng các thiết bị bao gói tự động. Hình 28 : Thiết bị bao gói PHẦN 5 : XỬ LÝ NƯỚC THẢI Nước thải chế biến tinh bột sắn có hàm lượng chất hữu cơ cao làm giảm oxy hoà tan trong nước, thúc đẩy quá trình phân hủy yếm khí các vi sinh vật trong nước phát sinh mùi hôi thối ảnh hưởng nghiêm trọng tới chất lượng môi trường và gây mất mỹ quan. Bên cạnh đó, quá trình chuyển hoá tinh bột thành acid hữu cơ làm cho pH trong nước thải giảm, pH thấp trong nước thải có tác dụng xấu tới các động vật thủy sinh, đặc biệt các loài vốn ưa môi trường kiềm, làm chết tảo, cá di chuyển nơi sống, làm chua đất. Hàm lượng SS trong nước thải cao là nguyên nhân gây lắng đọng và thu hẹp diện tích các mương dẫn và các dòng tiếp nhận nước thải. Vì vậy, quá trình xử lý nước thải là một quá trình không kém phần quan trọng. Chất thải từ ngành công nghiệp chế biến thực phẩm nói chung và ngành công nghiệp sản xuất tinh bột sắn nói riêng luôn là vấn đề bức xúc của mỗi quốc gia, không chỉ ảnh hưởng đến môi trường đất, nước, không khí, gây mất mỹ quan khu vực xung quanh mà còn ảnh hưởng trực tiếp tới sức khoẻ của cộng đồng. Công nghệ sản xuất tinh bột sắn làm phát sinh cả ba dạng chất thải: khí thải, nước thải, chất thải rắn. 5.1. CÁC DẠNG CHẤT THẢI 5.1.1. KHÍ THẢI Khí thải phát sinh trong quá trình sản xuất tinh bột sắn có thể kể đến các loại khí sau. Trong sản xuất tinh bột sắn, hợp chất cyanegenic glucozit thuỷ phân giải phóng HCN, đây là acid dễ bay hơi, chúng phát tán vào không khí gây ảnh hưởng đến sức khỏe của con người và gia súc. Các nguồn phát sinh khí thải gây ô nhiễm : + Sản xuất tinh bột sắn ở quy mô công nghiệp thường có lò cấp nhiệt cho quá trình sấy khô sản phẩm, quá trình chạy máy phát điện. Do vậy khí ô nhiễm có thể phát sinh do quá trình đốt dầu, thành phần chính của các loại khí này: NO2, SO2, bụi,... + Để tẩy trắng tinh bột ở qui mô sản xuất lớn có thể đốt lưu huỳnh tạo sunfuađioxit, quá trình này phát sinh SO2. Ngoài ra SO2 còn phát sinh từ khu vực nghiền bột trong trường hợp định lượng quá nhiều SO2 vào dung dịch sữa bột. + Ô nhiễm khí còn phát sinh từ quá trình thuỷ phân các hợp chất hữu cơ trong bã thải rắn hoặc trong nước thải từ các hồ sinh học như: H2S, NH3, Indol, xeton...Có khả năng gây các bệnh về đường hô hấp, ung thư, nguy hiểm cho con người. + Không khí còn bị ô nhiễm bởi bụi của quá trình vận chuyển nguyên liệu về bãi chứa của nhà máy, bụi trong quá trình sàng, sấy khô và đóng bao sản phẩm. + Ngoài ra còn có ô nhiễm tiếng ồn từ các máy rữa, máy nghiền, máy ly tâm... 5.1.2 NƯỚC THẢI 5.1.2.1. Nguồn phát sinh và đặc trưng của nước thải sản xuất tinh bột sắn Quá trình sản xuất tinh bột sắn là một quy trình công nghệ có nhu cầu sử dụng nước khá lớn khoảng 25 – 40 m3/tấn sản phẩm, tuỳ thuộc vào công nghệ khác nhau. Lượng nước thải từ quá trình này chiếm 80 – 90% tổng lượng nước sử dụng. Nước thải từ công đoạn rửa củ và tinh chế bột là hai nguồn gây ô nhiễm chính trong công nghệ chế biến tinh bột sắn. + Nước thải từ công đoạn rửa củ và bóc vỏ chiếm khoảng 30% tổng lượng nước sử dụng chứa chủ yếu là: cát, sạn, hàm lượng hữu cơ không cao, pH ít biến động khoảng 6,5 – 6,8. + Nước thải từ công đoạn tinh chế bột có hàm lượng ô nhiễm chất hữu cơ cao (COD: 10000 – 13000mg/l; BOD: 4000 – 9000mg/l), hàm lượng cặn lơ lửng, cặn khó chuyển hoá lớn (gồm xơ mịn, pectin và các cặn không tan khác), pH = 5,7 – 6; lượng nước này chiếm khoảng 60%. + Ngoài hai nguồn ô nhiễm trên còn có khoảng 10% nước thải từ quá trình rửa sàng, thiết bị, nước từ phòng thí nghiệm, từ sinh hoạt...Nước thải loại này có COD khoảng 2000 – 2500 mg/l; BOD khoảng 400 – 500mg/l. Bảng 13 : đặc trưng nước thải sản xuất tinh bột sắn Thành phần Rửa củ Nước thải tinh chế TCVN 5945-2005,B Ph 6,5-6,8 5,7-6 5,5-9 COD (mg/l) 1500-2000 1000-15000 80 BOD (mg/l) 500-1000 4000-9000 50 SS(mg/l) 1150-2000 1360-5000 100 CN (mg/l) 11 32 0,1 Tổng N (mg/l) 122-270 30 Tổng P (mg/l) 24-31 6 5.1.2.2. Phân loại nước thải nhà máy Nước thải từ nhà máy được phân làm hai luồng: nước thải rửa củ và nước thải tinh chế bột. + Nước rửa củ có COD khoảng 1500mg/l; SS khoảng 1200mg/l; BOD khoảng 800mg/l. + Nước thải tinh chế bột có COD khoảng 10000mg/l; BOD khoảng 7000mg/l; SS khoảng 3000 mg/l. Nói chung nước thải sản xuất tinh bột sắn có độ ô nhiễm cao vượt quá TCCP. Vì vậy, nhà máy chế bến tinh bột sắn cần thiết phải xử lý nước trước khi thải ra nguồn tiếp nhận. 5.1.3. CHẤT THẢI RẮN Nguồn tạp chất cũng như phế phụ phẩm trong quá trình sản xuất cũng là nguyên nhân gây ô nhiễm. Trong sản xuất tinh bột sắn từ củ tươi, chất thải rắn chủ yếu phát sinh từ các công đoạn rửa củ, bóc vỏ và các công đoạn lọc. Chất thải rắn từ khâu rửa củ bao gồm đất, cát, lớp vỏ lụa và một phần thịt củ bị vỡ do va chạm mạnh hoặc do sắn nguyên liệu bị dập, thối, lượng chất thải này chiếm khoảng 5% sắn nguyên liệu. Trong công đoạn tách bã, phần còn lại là nguồn phát sinh chất thải rắn vô cùng lớn, chiếm khoảng 40% sắn nguyên liệu 5.2. CÁC BIỆN PHÁP GIẢM THIỂU Ô NHIỄM Giảm thiểu ô nhiễm môi trường do bụi Đối với ô nhiễm bụi tại công đoạn đóng bao thành phẩm Công đoạn chứa bột thành phẩm từ silô chứa bột và bao bì sẽ được thực hiện với các thiết bị có bố trí hệ thống chụp kín ngay tại đầu ống rút bột, tạo áp suất âm để thu hồi bột tại thiết bị xử lý. Thiết bị xử lý được dùng hầu hết các nhà máy chế biến tinh bột sắn là thiết bị lọc túi vải (được bố trí bên ngoài phòng đóng bao thành phẩm). Bụi bột chỉ giới hạn trong phòng đóng bao sản phẩm, nên không ảnh hưởng đến môi trường không khí ở các khu vực lân cận. Bụi bột có khả năng thoát ra môi trường bên ngoài chỉ xảy ra khi có người ra vào phòng. Do đó việc hạn chế ra vào đối với những người không có nhiện vụ cũng là một biện pháp hạn chế ảnh hưởng của nguồn ô nhiễm này. . Đối với ô nhiễm bụi do hoạt động giao thông và khu vực thu mua nguyên vật liệu Bụi phát sinh do hoạt động của các phương tiện giao thông ra vào nhà máy, bụi từ các khu vực tập trung nguyên liệu và vận chuyển sản phẩm. Do đây là nguồn ô nhiễm phân tán nên thường dùng biện pháp phun nước tại khu vực bãi nguyên liệu và khu vực có hoạt động giao thông để khống chế nguồn ô nhiễm này. 5.2.2. Giảm thiểu ô nhiễm khí thải Hiện nay hầu hết các nhà máy chế biến tinh bột sắn dùng nhiên liệu dầu FO tạo hơi nóng cấp nhiệt để sấy khô tinh bột. Khí thải từ quá trình đốt dầu phát sinh khí ô nhiễm như bụi, SO2, NO2, ...Tuy nhiên biện pháp giảm thiểu hữu hiệu nhất có thể giảm thiểu ô nhiễm khí độc là thay thế nhiên liệu này bằng các nhiên liệu sạch như gas, năng lượng mặt trời ... Năng lượng này có thể thu hồi từ khí Biogas sinh ra từ quá trình xử lý yếm khí. 5.2.3. Giảm thiểu ô nhiễm mùi từ bãi chứa chất thải rắn và nước thải + Bố trí nhà xưởng thoáng, tạo điều kiện thông gió tự nhiên tại các vị trí phát sinh mùi hôi. + Giảm thiểu bã thải rắn tồn đọng lâu ngày, thường xuyên dọn vệ sinh mặt bằng. + Vấn đề quản lý nội vi được chú trọng, vệ sinh nhà xưởng sạch sẽ, không để nước tù đọng gây ô nhiễm mùi. + Hệ thống cống dẫn nước thải phải được khơi thông thường xuyên tránh gây tác nghẽn, công nghệ xử lý nước thải phù hợp 5.3. BIỆN PHÁP GIẢM THIỂU CHẤT THẢI RẮN VÀ BÃ THẢI Có thể áp dụng các biện pháp sau để giảm thiểuô nhiễm từ chất thải rắn và bã thải : + Đối với bã sắn có độ ẩm cao từ 80 – 90%, tinh bột chứa 5 – 7% ,11 – 15% chất khô. Thông thường bã sắn được xử lý theo các cách sau: • Chế biến làm thức ăn cho gia súc • Làm phân bón vi sinh • Lên men để sản xuất cồn… + Đối với vỏ cùi có hàm lượng tinh bột chiếm từ 5 – 8% nhưng vỏ cùi chứa nhiều độc tố nên hạn chế làm thức ăn gia súc. Vỏ cùi có thể tách riêng ủ làm phân bón. Riêng vỏ lụa, đất, cát nên thiết kế bãi chôn lấp hoặc đốt. + Đối với bùn, cặn từ hệ thống xử lý nước thải: Sau khi được làm khô nước lượng bùn cặn này có thể làm phân bón hay đem đi chôn lấp 5.3.1. Các biện pháp áp dụng xử lý nước thải chế biến tinh bột sắn 5.3.1.1. Phân luồng dòng thải Cần phân luồng dòng thải để giảm tải lượng nước thải cần xử lý, giảm thể tích bể cần xử lý. Việc phân luồng dòng thải trước khi xử lý sẽ tiết kiệm được chi phí đầu tư xây dựng, giảm diện tích mặt bằng cần thiết cũng như chi phí vận hành sau này. Nước thải trong nhà máy chế biến tinh bột sắn có hai nguồn chính là nước thải rửa củ và nước thải trong quá trình tinh chế bột, ngoài ra còn có một lượng nước thải trong quá trình rửa sàn nhà, phòng thí nghiệm, nước thải sinh hoạt của nhà máy. Vì vậy, có thể phân luồng như sau: + Dòng nước thải ít ô nhiễm: Nước thải thu được trong quá trình rửa sắn củ tươi chứa chủ yếu là đất, cát và một lượng nhỏ sắn bị vỡ do va đập trong quá trình rửa củ. Lượng nước này do có độ ô nhiễm không cao nên được xử lý chủ yếu bằng cơ học: lắng lọc để tách đất, cát và vỏ sắn. Nước sau xử lý được quay trở lại cùng với nước sạch để rửa sắn nguyên liệu. Phần các tạp chất còn lại được đưa đi chôn lấp. + Dòng nước thải ô nhiễm vừa: Nước rửa nhà sàn, thiết bị, nước thải từ phòng thí nghiệm, từ sinh hoạt của cán bộ công nhân viên... + Dòng nước thải ô nhiễm nặng: Nước thải trong quá trình sàng lọc và trích ly chứa hàm lượng chất hữu cơ cao, hàm lượng cặn lơ lửng lớn, pH thấp, nước thải sản xuất tinh bột sắn còn chứa các chất khó hoặc chậm chuyển hoá như: Dịch bào, xơ sắn, pectin.. Việc phân loại dòng nước thải tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình xử lý sau này. 5.3.1.2. Các biện pháp áp dụng để xử lý nước thải Việc lựa chọn phương pháp cũng như biện pháp, công trình cụ thể để áp dụng trong dây chuyền công nghệ xử lý nước thải phụ thuộc vào đặc điểm tính chất nước thải, mức độ cần thiết làm sạch. Dưới đây là một số phương pháp sử lý nước thải: Phương pháp xử lý cơ học Bao gồm các quá trình xử lý sơ bộ, lắng, lọc. Phương pháp này thường được sử dụng trong giai đoạn tiền xử lý nhằm tách các vật nổi có kích thước lớn, tách các tạp chất lắng ra khỏi nước thải để đảm bảo cho bơm, đường ống, hoạt động hiệu quả không bị tắc đồng thời giảm tải lượng ô nhiễm. + Đối với nước thải rữa củ tinh bột sắn có chứa nhiều đất, cát, sạn, vỏ... Ta có thể áp dụng phương pháp lắng lọc cơ học để xử lý nước thải này trước khi đưa đến các công trình xử lý tiếp theo. Những tạp chất này có kích thước tương đối lớn, dễ dàng tách ra khỏi nước thải, Phần cặn lơ lửng có kích thước nhỏ hơn được tách nhờ lọc. Như vậy ta có thể sử dụng bể lắng cát để xử lý nước thải rửa củ. + Đối với nước thải tinh chế bột: nước thải này có hàm lượng tinh bột và zenluloza lớn, nước thải này cũng cần lắng để tách cặn thô trước khi xử lý sơ cấp. Nước sau khi lắng có hàm lượng SS, TS giảm, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình xử lý tiếp theo. Cặn lắng chứa xơ mịn và tinh bột có thể tận dụng làm thức ăn gia súc hoặc làm phân bón. Xử lý hoá lý Dựa trên quá trình đông tụ và keo tụ, tuyển nổi, trao đổi ion, tách bằng màng, điện hoá. Các phương pháp hoá lý thường được ứng dụng để tách các chất ô nhiễm ở dạng keo, hoà tan, chất hoạt động bề mặt hay kim loại nặng trong nước thải. Trong đó keo tụ là phương pháp đơn giản, xử lý hiệu quả nước thải có hàm lượng cặn lơ lửng lớn, nên đối với nước thải trích ly của nhà máy chế biến tinh bột sắn được áp dụng xử lý. Tác nhân keo tụ là các chất có nguồn gốc tự nhiên hoặc tổng hợp. Ta thường dùng polymer hữu cơ (PAA) vì chất này khá phổ biến và rẻ tiền, dễ sử dụng đặc biệt là không gây ô nhiễm thứ cấp, dễ dàng tự hủy trong thời gian ngắn. Sau khi keo tụ tạo thành các bông có kích thước lớn nên dễ dàng tách nhờ quá trình lắng Phương pháp sinh học Là phương pháp sử dụng các vi sinh vật để phân giải các chất ô nhiễm hữu cơ có trong nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao. Vi sinh vật sử dụng các chất hữu cơ và một số khoáng chất làm nguồn dinh dưỡng để xây dựng tế bào, đồng thời để khai thác năng lượng cho quá trình sống. Nhờ hoạt động sống của vi sinh vật, các chất ô nhiễm được chuyển hoá và nước thải được làm sạch Ưu điểm của phương pháp: + Khá đơn giản, rẻ tiền + Hiệu quả xử lý BOD, COD cao + Không gây ô nhiễm thứ cấp + Ngoài ra còn thu Biogas trong quá trình phân huỷ sinh học làm nhiên liệu khí đốt. Phương pháp sinh học được chia làm hai phương pháp: xử lý sinh học yếm khí và xử lý sinh học hiếu khí. Phương pháp xử lý hiếu khí: Là phương pháp sử dụng vi sinh vật để oxy hoá các hợp chất hữu cơ có trong nước thải. Thông thường phương pháp này chỉ áp dụng cho nước thải có hàm lượng BOD thấp (BOD < 1500mg/l) Ưu điểm: + Tốc độ oxy hoá nhanh. + Thời gian lưu trong hệ thống ngắn. + Không gây mùi như xử lý yếm khí. Nhược điểm: + Tốn năng lượng cho sục khí. + Chỉ xử lý nước thải có hàm lượng ô nhiễm thấp. + Sau xử lý sinh ra lượng bùn lớn. Trong các phương pháp xử lý hiếu khí như: lọc sinh học, Aeroten, hồ hiếu khí, ...Sử dụng hệ thống Aeroten là có hiệu quả và phổ biến nhất. Sơ đồ xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học Phương pháp xử lý yếm khí Chủ yếu là sử dụng các hồ sinh học để xử lý Nước thải trong các hồ được làm sạch nhờ các quá trình phân huỷ tự nhiên của các vi sinh vật yếm khí và tùy tiện. Các hồ có độ sâu khoảng 3m, nước thải sau khi xử lý được qua hồ đối chứng rồi thải ra nguồn tiếp nhận. + Ưu điểm: Vốn đầu tư không lớn, vật tư trang thiết bị đơn giản, dễ vận hành chi phí vận hành thấp, quá trình xử lý chủ yếu làm sạch tự nhiên nên tự động hoá không cao. + Nhược điểm: Diện tích xây dựng lớn; Hiệu quả xử lý không cao do phụ thuộc vào điều kiện tự nhiên; Thời gian lưu nước trong các hồ kéo dài (30 – 60 ngày) nên nước thải và bùn tích tụ trong các hồ lâu ngày gây mùi hôi thối, ảnh hưởng đến môi trường không khí. Đây là phương pháp sử dụng vi sinh vật để phân huỷ các chất hữu cơ có trong nước thải. Sản phẩm phân giải hoàn toàn các hợp chất hữu cơ của quá trình xử lý yếm khí là khí sinh học(Biogas), chủ yếu là CH4 và CO2 có thể làm khí đốt. Thông thường phương pháp này chỉ áp dụng cho nước thải có hàm lượng ô nhiễm cao (BOD > 1800mg/l; SS ≥ 3000mg/l). Cơ chế của quá trình xử lý yếm khí: quá trình phân giải yếm khí các hợp chất hữu cơ thường xãy theo 4 giai đoạn: + Giai đoạn 1: thủy phân các hợp chất hữu cơ có phân tử lượng lớn như protein, gluxit, lipit...bị phân hủy dưới tác dụng của các. Enzim hydrolaza của vi sinh vật thành các chất hữu cơ phân tử lượng nhỏ như đường đơn, axit ammin... Giai đoạn 2: lên men các axit hữu cơ. Các sản phẩm thủy phân sẽ được các vi sinh vật hấp thụ và chuyển hóa trong điều kiện yếm khí, sản phẩm phân giải là các acid hữu cơ phân tử lượng nhỏ như acid propionic, acid butyric, acid lactic, các chất trung tính như rượu, andehyt, axeton. Thành phần của các sản phẩm trong giai đoạn lên men phụ thuộc vào bản chất các chất ô nhiễm, tác nhân sinh học và điều kiện môi trường. Ngoài ra trong giai đoạn này các acid ammin hình thành do thủy phân protein cũng được khử ammin, một phần gốc ammin được các vi sinh vật sử dụng cho quá trình sinh trưởng và phát triển, một phần được khử. + Giai đoạn 3: giai đoạn lên men tạo acid axetic. Các sản phẩm lên men phân tử lượng lớn như axit béo, axit lactic... sẽ được chuyển hóa đến axit axetic. CH3-CHOH-COOH à 2CH3-CH2-COOH + CH3-COOH + CO2 + H2O +Giai đoạn 4: giai đoạn metan hóa. Đây là giai đoạn quan trọng nhất của toàn bộ quá trình xử lý yếm khí thu Biogas. Hiệu quả xử lý sẽ cao khi các sản phẩm trung gian được khí hóa hoàn toàn. Quá trình hình thành khí mêtan thường xãy ra theo 2 cơ chế chủ yếu sau: • Sự hình hành khí mêtan do decacboxy hóa. CH4 được hình thành do decacboxy acid axetic CH3COOHà CH4 + CO2 CH4 được hình thành do decacboxy hóa các axit hữu cơ khác 4CH3-CH2-COOH + 2H2Oà 7CH4 + 5CO2 2CH3-(CH2)2-COOH + 2H2O à 5CH4 + 3CO2 CH4 cũng có thể được hình thành do decacboxy các chất trung tính 2C2H5OHà 3CH4 + CO2 CH3-CO-CH3 + H2Oà 2CH4 + CO2 • Sự hình thành CH4 theo cơ chế khử CO2, Hydro được hình thành do quá trình lên men axit hữu cơ, trong điều kiện yếm khí sẽ được các vi khuẩn Methanogene sử dụng như là chất nhượng hydro để khử CO2. Quá trình khử có thể bằng hydro phân tử hoặc bằng oxi hóa khử. Xử lý nước thải bằng phương pháp yếm khí có rất nhiều ưu điểm: + Có thể xử lý nước thải có hàm lượng chất hữu cơ rất cao và có khả năng phân hủy các hợp chất hữu cơ có phân tử lượng lớn, cấu trúc phức tạp mà các phương pháp khác hầu như không xử lý được. + Chi phí năng lượng cho xử lý thấp. + Lượng bùn tạo ra nhỏ. + Sản phẩm phân giải hoàn toàn các hợp chất hữu cơ trong quá trình xử lý là khí sinh học (biogas), thành phần chủ yếu là CH4, CO2. Tuy nhiên cũng có một số nhược điểm + Thời gian lưu nước thải lâu, nên chi phí cho xây dựng lớn. + Thời gian ổn định công nghệ dài. + Quy trình vận hành khá phức tạp. + Hiệu quả xử lý thường chỉ đạt 75 – 90%. + Bùn có mùi đặc trưng. Nước thải tinh chế bột sắn có hàm lượng ô nhiễm rất cao, hàm lượng cặn lơ lửng lớn. Với đặc trưng của nước thải như vậy nên sử dụng phương pháp yếm khí để xử lý. Tuy nhiên dòng thải sau khi xử lý yếm khí cần được xử lý tiếp bằng phương pháp hiếu khí... để đạt TCCP trước khi ra nguồn tiếp nhận. PHẦN 6 : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ PHẦN XƯỞNG TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ PHÂN XƯỞNG Quy trình công nghệ Quy trình công nghệ sản xuất tinh bột từ củ sắn Các thông số ban đầu cho quá trình tính toán Bảng 14 : Nồng độ chất khô của nguyên liệu, thành phẩm và bán thành phẩm qua các công đoạn STT Thành phẩm và bán thành phẩm Nồng độ chất khô 1 Khoai mì củ ban đầu 30% ÷ 40% 2 Cháo thu được sau khi nghiền 28% 3 Cháo đưa vào thiết bị tách dịch bào lần 1 20% 4 Cháo sau khi tách dịch bào lần 1 45% 5 Cháo đưa vào thiết bị tách bã 30% 6 Cháo trong thiết bị tách bã 24% 7 Sữa bột thô vào thiết bị tách dịch bào lần 2 19% 8 Sữa bột thô trong thiết bị tách dịch bào lần 2 14% 9 Sữa bột vào thiết bị rửa 28% 10 Sữa bột trong thiết bị rửa 20% 11 Sữa bột vào thiết bị tách tinh bột 37% 12 Bột ướt trước khi sấy 60% 13 Tinh bột sau khi sấy 86% ÷ 88% Bảng 15 : Tỷ lệ mất chất khô STT Nơi mất chất khô Tỷ lệ % mất chất khô 1 Chất khô mất đi khi tách dịch bào lần 1 2% 2 Chất khô trong bã 40% 3 Chất khô mất đi khi tách dịch bào lần 2 2% 4 Chất khô thoát vào trong nước khi rửa tinh bột 2% 5 Chất khô thoát vào nước thải sau khi tách tinh bột 1,5% Bảng 16 : Tỷ lệ hao hụt tinh bột qua các công đoạn STT Công đoạn % hao hụt 1 Ngâm, rửa, cắt khúc 6% nguyên liệu trước khi nghiền 2 Nghiền 2% theo tạp chất 3 Tách dịch bào lần 1 0,3% lượng dịch bào thải ra 4 Tách bã 3% lượng bã thải ra 5 Tách dịch bào lần 2 0,2% lượng dịch bào thải ra 6 Rửa tinh bột 0,2% lượng nước rửa thải ra 7 Tách tinh bột 0,26% lượng nước tách 8 Sấy 0,1% lượng tinh bột ra khỏi thiết bị sấy Tính toán cân bằng vật chất cho từng khâu Với năng suất là 50 tấn tinh bột thành phẩm/ngày, làm việc một ngày 3 ca, mỗi ca làm việc 8 tiếng, một năm làm việc 300 ngày. Ta sẽ tính cân bằng vật chất theo mỗi giờ sản xuất. Khâu sấy Sấy Q1, W1 QC, WC QW Ta giả sử rằng các chất khô khác tinh bột trước khi sấy là không đáng kể nghĩa là hàm lượng chất khô của bột ướt cũng chính là hàm lượng tinh bột có trong bột ướt. Lượng tinh bột ra khỏi thiết bị sấy: Độ ẩm cân bằng của tinh bột ra khỏi thiết bị sấy là: WC = 12% ÷ 14% Độ ẩm của bột ướt trước khi vào thiết bị sấy: W1 = 38% ÷ 55% Thất thoát tinh bột theo khí thải: TTKT = 0,1%.QC = 0,001´2,083 = 0,002083 (T/h) Ta có phương trình cân bằng vật chất: Ta chọn WC = 12%, W1 = 40% thì năng suất của bột ướt vào thiết bị sấy là: Lượng ẩm tách ra: QW = Q1 – QC = 3,055 – 2,083 = 0,972 (T/h) Khâu tách tinh bột Tách tinh bột Q2, X2 Q1, X1 T1, t1 Phần trăm hàm lượng tinh bột có trong bột ướt: X1 = 100 – W1 = 100 – 40 = 60% Nồng độ sữa bột vào thiết bị tách tinh bột ta chọn là X2 = 37%. Lượng sữa bột vào thiết bị tách tinh bột Q2 (T/h). Lượng nước được tách T1 (T/h). Nồng độ chất khô thoát vào nước thải ta chọn khoảng t1 = 1,5% lượng nước tách được. Nồng độ tinh bột tự do thoát vào nước thải ta chọn khoảng = 0,26% lượng nước tách được. Phương trình cân bằng vật chất: Q2´X2 = Q1´X1 + T1´t1 Q2 = Q1 + T1 Lượng nước dịch tách được: T1 = Q2 – Q1 = 5,034 – 3,055 = 1,979 (T/h) Hàm lượng chất khô có trong nước thải: Hàm lượng tinh bột tự do có trong nước thải: Khâu rửa tinh bột Rửa () Q3, X3 Q2, X2 T2, t2 H1 Nồng độ chất khô trong sữa bột vào thiết bị rửa ta chọn X3 = 28%. Lượng sữa bột đưa vào thiết bị rửa Q3 (T/h). Nồng độ chất khô trong thiết bị rửa sau khi đưa nước vào pha loãng ta chọn. Lượng nước đưa vào để pha loãng H1 (T/h). Lượng nước rửa thải ra T2 (T/h). Hàm lượng chất khô trong nước rửa ta chọn t2 = 2% lượng nước sau khi rửa. Nồng độ tinh bột tự do thoát vào nước sau khi rửa ta chọn khoảng = 0,2% lượng nước sau khi rửa được. Ta có các phương trình cân bằng vật chất: Q3 + H1 = Q2 + T2 Q3´X3 = (Q3 + H1)´ Q3´X3 = Q2´X2 + T2´t2 Từ đó ta có: Như vậy lượng nước rửa thải ra T2 = 4,754 (T/h). Lượng sữa bột đưa vào thiết bị rửa sẽ là: Lượng nước đưa vào để pha loãng: Hàm lượng chất khô có trong nước sau khi rửa: Hàm lượng tinh bột tự do có trong nước sau khi rửa: Khâu tách dịch bào lần hai Tách dịch lần 2 () Q4, X4 Q3, X3 T3, t3 H2 Lượng sữa bột thô đưa vào thiết bị tách dịch bào lần 2 Q4 (T/h). Nồng độ chất khô trong sữa bột thô vào thiết bị tách dịch bào lần 2 ta chọn X4 = 19%. Nồng độ chất khô trong thiết bị tách dịch sau khi đưa nước vào pha loãng ta chọn. Lượng nước đưa vào để pha loãng H2 (T/h). Lượng dịch bào thải ra T3 (T/h). Hàm lượng chất khô trong dịch bào thải ra ta chọn t3 = 2% lượng dịch bào thải ra. Nồng độ tinh bột tự do thoát vào trong dịch bào ta chọn khoảng = 0,2% lượng dịch bào thải ra. Ta có các phương trình cân bằng vật chất: Q4 + H2 = Q3 + T3 Q4´X4 = (Q4 + H2)´ Q4´X4 = Q3´X3 + T3´t3 Từ đó ta có: Như vậy lượng nước dịch thải ra T3 = 5,437 (T/h). Lượng sữa bột thô đưa vào thiết bị tách dịch sẽ là: Lượng nước đưa vào để pha loãng: Hàm lượng chất khô có trong nước dịch sau khi tách dịch bào lần 2: Hàm lượng tinh bột tự do có trong dịch sau khi tách dịch bào lần 2: Khâu tách bã Tách bã () Q5, X5 Q4, X4 B, b HS1, e Lượng cháo đưa vào thiết bị tách bã Q5 (T/h). Nồng độ chất khô trong cháo đưa vào thiết bị tách bã ta chọn X5 = 30%. Nồng độ chất khô trong thiết bị tách bã sau khi đưa nước có chứa SO2 vào ta chọn. Tỷ lệ % SO2 trong dung dịch hấp thu: e = 0,05%. Lượng dung dịch hấp thụ SO2 đưa vào thiết bị tách bã HS1 (T/h). Lượng bã thải ra B (T/h). Hàm lượng chất khô trong bã ta chọn b = 40% lượng bã thải ra. Nồng độ tinh bột tự do có trong bã ta chọn khoảng = 3% lượng bã thải ra. Ta có các phương trình cân bằng vật chất: Q5 + HS1 = Q4 + B e´HS1 + Q5´X5 = (HS1 + Q5) e´HS1 + Q5´X5 = B´b + Q4´X4 Từ đó ta có: Như vậy lượng bã thải ra B = 2,862 (T/h) Ta cũng có: Như vậy lượng cháo đưa vào thiết bị tách bã là Q5 = 9,611 (T/h) Lượng dung dịch hấp thụ SO2 đưa vào thiết bị tách bã là: HS1 = B + Q4 – Q5 = 2,862 + 9,157 – 9,611 = 2,408 (T/h) Lượng SO2 hấp thụ vào trong dung dịch HS1 là: Lượng chất khô trong bã là: Lượng tinh bột có trong bã là: Khâu tách dịch bào lần một Công đoạn pha loãng sau khi tách dịch bào lần 1 Pha loãng Q5, X5 H3 Lượng cháo sau khi tách dịch bào lần 1 là (T/h). Nồng độ chất khô của cháo sau khi tách dịch bào lần 1 được ta chọn là = 45%. Lượng nước pha loãng sau khi tách dịch bào lần 1 là H3 (T/h). Ta có các phương trình cân bằng vật chất: Như vậy lượng cháo sau khi tách dịch bào lần 1 là = 6,407 (T/h) Lượng nước pha loãng sau khi tách dịch bào lần 1 là: Công đoạn tách dịch Tách dịch lần 1 Q6, X6 T4, t4 Lượng cháo đưa vào thiết bị tách dịch bào lần 1 là Q6 (T/h). Nồng độ chất khô của cháo đưa vào thiết bị tách dịch bào lần 1 được ta chọn là X6 = 20%. Lượng dịch bào thải ra T4 (T/h). Nồng độ chất khô trong dịch bào thải ra ta chọn t4 = 2% lượng dịch bào thải ra. Nồng độ tinh bột tự do thoát vào trong dịch bào ta chọn khoảng = 0,3% lượng dịch bào thải ra. Ta có các phương trình cân bằng vật chất: Như vậy lượng cháo đưa vào thiết bị tách dịch bào lần 1 là Q6 = 15,306 (T/h). Lượng dịch bào thải ra là: Hàm lượng chất khô có trong nước dịch sau khi tách dịch bào lần 1: Hàm lượng tinh bột tự do có trong nước dịch sau khi tách dịch bào lần 1: Khâu nghiền Công đoạn pha loãng cháo sau khi nghiền Pha loãng Q7, X7 Q6, X6 T2, t2 Lượng cháo sau khi nghiền là Q7 (T/h). Nồng độ chất khô của cháo sau khi nghiền là X7 . Lượng nước thải ra từ khâu rửa tinh bột T2 (T/h). Nồng độ chất khô có trong nước thải sau khi rửa tinh bột t2 = 2%. Theo phương trình cân bằng vật chất thì lượng cháo sau khi nghiền là: Q7 = Q6 – T2 = 15,306 – 4,753 = 10,553 (T/h) Nồng độ chất khô của cháo sau khi nghiền là: Lượng nguyên liệu cho máy nghiền Lượng tinh bột tự do có trong cháo sau khi nghiền: Tỷ lệ giải phóng tinh bột tự do khi nghiền từ K = 85% ÷ 95% lượng nguyên liệu ta chọn K = 0,9. Hàm lượng tinh bột tự do có trong củ ta chọn khoảng C = 25% lượng nguyên liệu. Hao hụt tinh bột theo tạp chất ta chọn khoảng t = 2%. Lượng nguyên liệu đưa vào nghiền là: Lượng nước đưa vào máy nghiền Nghiền Q8, X8 Q7, X7 H4 Theo phương trình cân bằng vật chất ta có: Q8 + H4 = Q7 Þ H4 = Q7 – Q8 = 10,553 – 8,891 = 1,662 (T/h) Q8´X8 = Q7´X7 Lượng nguyên liệu ban đầu cần cho sản xuất Giả sử hao hụt trong giai đoạn bóc vỏ, rửa và cắt khúc khoảng 6% khối lượng nguyên liệu trước khi nghiền thì lượng nguyên liệu ban đầu sau khi đã xử lý cần thiết cho sản xuất là: QO = 1,06´Q8 = 1,06´8,891 = 9,424 (T/h) Lượng nguyên liệu ban đầu đã xử lý cần cho sản xuất trong 1 ngày là: Lượng nước cần thiết để ngâm và rửa củ Theo tác giả Nguyễn Xuân Phương và Nguyễn Văn Thoa ([5]) cho rằng: tùy theo độ bẩn mà lượng nước ngâm, bóc vỏ và rửa dao động trong khoảng từ 200% ÷ 400% so với khối lượng nguyên liệu. Ở đây ta chọn khoảng 2,5 lần so với lượng nguyên liệu. Lượng nước để ngâm và rửa củ là: H5 = 2,5´QO = 2,5´9,424=23,56 (T/h) Hiệu quả thu hồi bột Lượng tinh bột thu được sau khi sấy là: TBTT = 2,083(1 - 0,12) = 1,833 (T/h) Lượng tinh bột có trong nguyên liệu trước giai đoạn nghiền là: TBNL = S + 0,02S = 1,9612(1 + 0,02) = 2 (T/h) Hiệu suất thu hồi bột của toàn bộ các quá trình là: Bảng 17 : Bảng tóm tắt lượng bán thành phẩm qua từng quá trình Quá trình Bước thực hiện Giá trị (tấn/giờ) Ngâm, rửa, cắt khúc Lượng nguyên liệu trước khi ngâm rửa 9,424 Nghiền Lượng nguyên liệu trước khi nghiền 8,891 Lượng nước đưa vào máy nghiền 1,662 Tách dịch bào lần 1 Lượng cháo sau khi nghiền 10,553 Lượng nước pha loãng cháo sau khi nghiền 4,753 Lượng cháo đưa vào thiết bị tách dịch bào lần 1 15,306 Lượng cháo sau khi tách dịch bào lần 1 6,407 Tách bã Lượng cháo đưa vào thiết bị tách bã 9,611 Lượng SO2 hấp thụ vào trong dung dịch 0,0012 Tách dịch bào lần 2 Lượng sữa bột thô đưa vào thiết bị tách dịch bào lần 2 9,157 Rửa tinh bột Lượng sữa bột đưa vào thiết bị rửa 6,991 Tách tinh bột Lượng sữa bột bào thiết bị tách tinh bột 5,034 Sấy Lượng tinh bột ướt đưa vào máy sấy 3,055 Tính nước cho phân xưởng sản xuất Nước cấp Tổng lượng nước cấp cho các quá trình sản xuất theo tính toán: Lượng nước dùng cho sản xuất (lượng nước cấp cho sản xuất thực tế): Nước thải Tổng lượng nước thải Bảng 16 : Bảng tóm tắt lượng nước cần cho từng quá trình Thiết bị Lượng nước sử dụng tấn /giờ Lượng nước trên ngày (tấn) Lượng nước sử dụng hàng tháng (tấn) Ngâm – Rửa – Cắt khúc 23,56 376,96 9800,96 Nghiền 1,662 26,592 691,392 Tách dịch bào lần 1 3,204 51,264 1332,864 Tách bã 2,408 38,528 1001,728 Tách dịch bào lần 2 3,271 52,336 1360,736 Rửa tinh bột 2,797 44,752 1163,552 Tổng 590,432 15351,232 Bảng 18 : Bảng tóm tắt lượng nước thải ra STT Quá trình Giá trị (tấn/giờ) 1 Ngâm – Rửa – Cắt khúc 23,56 2 Tách dịch bào lần 1 8,899 3 Tách dịch bào lần 2 5,437 4 Tách tinh bột 1,979 6.1. Tính lương 6.1.1. Số lượng lao động Lao động trực tiếp sản xuất: Công việc Số ca/ngày Số công nhân Xử lý nguyên liệu 1 26 Rửa nguyên liệu 1 3 Cắt khúc 1 5 Nghiền 1 10 Tách dịch bào (lần 1-2) 1 8 Tách bã 1 3 Rửa bột 1 2 Tách tinh bột 1 2 Sấy 1 2 Vô bao 1 4 Nhãn 1 1 In date 1 1 Vô thùng 1 4 Tổng 1 71 Số công nhân trực tiếp sản xuất trong nhà máy là CTT = 71 người Lao động phụ: bốc vác, nhập kho...: 8 người Lao động dự trữ (làm việc thời vụ) = 10% tổng số công nhân dự kiến trong nhà máy. Þ CDT= 10% x (71+8) = 8 người Vậy : Tổng số công nhân trực tiếp sản xuất trong nhà máy là CTT+ CP+ CDT= 71+8+8=87 người (a) Lao động gián tiếp: Kỹ thuật, phòng ban, quản lý, y tế, tạp vụ, PCCC…: 15% x (a)= 15% x 87 = 13 người Ban giám đốc: 4 người Þ Tổng số lao động gián tiếp trong nhà máy là: CGT = 13+ 4 = 17 người Vậy: Tổng số lao động trong nhà máy là : 87 + 17 = 104 người 6.1.2. Tính lương cụ thể từng bộ phận Lương bình quân tối thiểu: 900000 VND / tháng Lương lao động trực tiếp: Hệ số lương : 1.3 L TT = 87 x 900000 x 1.3 = 101790000 (VND) Lương nhân viên gián tiếp: Hệ số lương : 1.5 L GT = 13 x 900000 x 1.5 = 17550000 (VND) Lương ban giám đốc: Hệ số lương : 5.7 L GD = 4 x 900000 x 5.7 = 20520000 (VND) Tổng quỹ lương trong một tháng. LT = LTT + L GT + L GD =101790000 + 17550000 + 20520000 = 229860000 (VND) Lương bảo hiểm xã hội : Lương bảo hiểm xã hội chiếm khoảng 5% tổng quỹ lương. L BHXH = 5% x 229860000= 11493000 (VND) Phụ cấp ngoài lương trong một tháng : Được tính là lấy 1.2% tổng quỹ lương đã trừ lương bảo hiểm xã hội LT = 1.2% x (LT - L BHXH) = 1.2% x (229860000–11493000) = 2620404 (VND) Tổng tiền lương (VND) Lương Thành tiền Lương lao động trực tiếp 101790000 Lương lao động gián tiếp 17550000 Lương ban giám đốc 20520000 Lương bảo hiểm xã hội 11493000 Phụ cấp ngoài lương 2620404 Tổng lương 153973404 Tính và chọn thiết bị Phễu nhập liệu Với năng suất nhập liệu mỗi giờ là 8,98 tấn và khối lượng riêng của củ khoai mì tươi là 950kg/m3 thì thể tích phễu nhập liệu cần thiết là: Ta chọn: chiều dài và chiều rộng miệng phễu là 4m; chiều dài và chiều rộng đáy phễu là 0,7m. Lúc đó chiều cao của phễu theo tính toán là: Từ đó ta chọn chiều cao của phễu là 2,6m. Đặc điểm Thông số Công suất động cơ 5 HP Thể tích phễu nhập liệu 10 m3 Chiều cao phễu 2,6 m Chiều rộng miệng phễu 4 m Chiều dài miệng phễu 4 m Chiều rộng đáy phễu 0,7 m Chiều dài đáy phễu 0,7 m Nước sản xuất Việt Nam Số lượng 1 cái Băng tải để vận chuyển củ đến bể ngâm, đến máy cắt khúc, vận chuyển bã, vận chuyển tinh bột ướt đến máy sấy Đặc điểm Thông số Chiều dài băng tải 6 m Chiều rộng băng tải 1,2 m Vật liệu Khung sắt, mặt băng tải bằng cao su có khe thoát nước Công suất môtơ giảm tốc 10 HP Nước sản xuất Việt Nam Số lượng 1 cái Máy bóc vỏ Đặc điểm Thông số Chiều dài 6 m Đường kính 2 m Vật liệu Trong: lưới kim loại, ngoài: khung sắt Công suất môtơ giảm tốc 20 HP Chi phí nước rửa 2 m3/1 tấn nguyên liệu Nước sản xuất Việt Nam Số lượng 1 cái Thể tích làm việc của máy bóc vỏ là: Như vậy với thiết bị bóc vỏ này thì đảm bảo rửa được 10m3 củ khoai mì trong một giờ. Máy rửa củ Đặc điểm Thông số Chiều dài 8 m Chiều rộng 1,2 m Chiều cao 1,2 m Vật liệu Khung sắt, cánh rửa bằng thép không gỉ Công suất môtơ giảm tốc 20 HP Nước sản xuất Việt Nam Số lượng 1 cái Thể tích làm việc của máy rửa củ là: Như vậy với thiết bị rửa củ này thì đảm bảo rửa được 10m3 củ khoai mì trong một giờ. Máy cắt khúc Đặc điểm Thông số Năng suất thực tế 8,98 tấn củ/giờ Kiểu A12 Năng suất thiết kế 10 ÷ 20 tấn củ/giờ Chiều dài 2 m Chiều rộng 1 m Chiều cao 1,2 m Vật liệu Khung sắt, dao cắt bằng thép không gỉ Số dao 12 dao Khoảng cách giữa các dao 0,04 m Công suất môtơ giảm tốc 20 HP Nhà sản xuất Rauch Số lượng 1 cái Máy nghiền Đặc điểm Thông số Năng suất thực tế 8,891 tấn củ/giờ Loại máy Jahn Năng suất thiết kế 10 tấn củ/giờ Công suất môtơ giảm tốc 75 KW Số vòng quay của động cơ 1500 vòng/phút Đường kính tang nghiền 1,4 m Số vòng quay của tang nghiền 1194 vòng/phút Tổng số dao 192 dao Kích thước dao Rộng 32 cm, cao 2 ÷ 4 mm Số lượng 1 cái Bồn chứa bán thành phẩm Đặc điểm Thông số Chiều cao bồn 3,2 m Đường kính bồn 2 m Vật liệu Thép không gỉ Loại cánh khuấy Tuốc bin kín Đường kính cánh khuấy 1 m Số vòng quay cánh khuấy 120 vòng/phút Công suất động cơ 5 HP Nước sản xuất Việt Nam Số lượng 4 Máy ly tâm lắng tách dịch bào lần 1 Đặc điểm Thông số Mã số CHNX 944 Năng suất 4 ÷ 10 m3/giờ Chiều dài 2765 mm Chiều rộng 1300 mm Chiều cao 1575 mm Đường kính khung quay 575 mm Chiều dài khung quay 2440 mm Tốc độ quay cực đại 2900 vòng/phút Vật liệu làm khung Duplex Trọng lượng 700 kg Công suất động cơ 11 KW Phương pháp khỏi động Thay đổi tần số Nhà sản xuất Alfa Laval Số lượng 4 Máy ly tâm lọc tách bã Đặc điểm Thông số Kiểu máy DS Loại máy SD-16DS Nước sản xuất Nhật Bản Chiều dài 2245 mm Chiều rộng 1730 mm Chiều cao 770 mm Năng suất 5 m3/giờ Công suất động cơ 22 KW Số vòng quay 3810 vòng/phút Khối lượng 2680 kg Số lượng 2 Máy ly tâm đĩa tách dịch bào lần 2 Đặc điểm Thông số Mã số CHNX 414 Năng suất 3 ÷ 15 m3/giờ Chiều dài 2672 mm Chiều rộng 845 mm Chiều cao 1330 mm Chiều dài khung quay 860 mm Đường kính khung quay 353 mm Tốc độ quay tối đa 4000 vòng/phút Trọng lượng 1900 kg Công suất động cơ 22 KW Phương pháp khỏi động Thay đổi tần số Nhà sản xuất Alfa Laval Số lượng 4 Vít tải Đặc điểm Thông số Mã số 12S-409 Công suất động cơ 6 HP Bước vít 304,8 mm Đường kính trong 73,025 mm Đường kính trục truyền động 50,8 mm Chiều dài 3606,8 mm Nhà sản xuất Conveyors Corporation Số lượng 4 Bơm huyền phù tinh bột Đặc điểm Thông số Mã số THOM Loại bơm Ly tâm Năng suất 10 ÷ 100 m3/giờ Số vòng quay 2900 vòng/phút Công suất động cơ 10 HP Số lượng 2 Bơm sữa tinh bột Đặc điểm Thông số Mã số HXH Loại bơm Ly tâm Năng suất 10 m3/giờ Công suất động cơ 7,5 HP Số lượng 3 Bơm nước Đặc điểm Thông số Mã số K Loại bơm Ly tâm Năng suất 8 ÷ 290 m3/giờ Công suất động cơ 3 HP Số lượng 5 Máy tách tinh bột Đặc điểm Thông số Mã số ÀÎĂ -1200 Đường kính 1200 mm Thể tích làm việc 2 m3 Số vòng quay 1100 vòng/phút Công suất 40 KW Nước sản xuất Nga Số lượng 2 Máy đóng bao Đặc điểm Thông số Hiệu máy 33E-M Năng suất 100 bao/giờ Số lượng 1 Hệ thống sấy Đặc điểm Thông số Chiều cao ống sấy 20 m Vật liệu làm ống sấy Thép không gỉ Đường kính ống sấy 1,1 m Chiều dài vít tải nhập liệu 0,6 m Công suất động cơ vít tải 6 KW Số vòng quay động cơ vít tải 2043 vòng/phút Loại cyclon lắng tinh bột Đ24 Đường kính cyclon 750 mm Số cyclon lắng 2 Loại quạt thổi Quạt ly tâm Ký hiệu quạt No16 Công suất quạt 40 ÷ 100 HP Vận tốc quay của quạt 20 rad/s Vận tốc dòng khí thổi 22 m/s Số lượng quạt 2 Số lượng hệ thống sấy 1 Tính điện cho phân xưởng sản xuất Điện dùng trong phân xưởng sản xuất Bảng 4.7: Lượng điện động lực dùng cho từng quá trình Thiết bị Công suấtmáy (KW) Số lượng Công suất tiêuthụ (KW) Phễu nhập liệu 3,68 1 3,68 Băng tải 7,36 4 29,44 Máy bóc vỏ 14,72 1 14,72 Máy rửa củ 14,72 1 14,72 Máy cắt khúc 14,72 1 14,72 Máy nghiền 75 1 75 Động cơ khuấy bồn chứa bán thành phẩm 3,68 4 14,72 Máy ly tâm tách dịch bào lần 1 11 4 44 Máy ly tâm tách bã 22 2 44 Máy ly tâm tách dịch bào lần 2 22 4 88 Vít tải 4,416 4 17,664 Bơm huyền phù tinh bột 7,36 2 14,72 Bơm sữa tinh bột 5,52 3 16,56 Bơm nước 2,208 5 11,04 Máy tách tinh bột 40 2 80 Vít tải nhập liệu của hệ thống sấy 6 1 6 Quạt thổi của hệ thống sấy 36,8 2 73,6 Công suất tiêu thụ tổng cộng (KW) 562,584 Công suất tiêu thụ cho điện động lực là Pđl = 562,584 KW Công suất điện dùng cho chiếu sáng lấy lấy bằng 5% điện động lực: Pcs = 0,05 ´ 562,584 = 28,1292 KW Phụ tải điện động lực PTđl = (0,5 ÷ 0,7)Pđl lấy khoảng 0,65 điện động lực: PTđl = 0,65 ´ 562,584 = 365,6796 KW Phụ tải điện chiếu sáng khoảng lấy khoảng 0,9 công suất chiếu sáng: PTcs = 0,9 ´ 28,1292 = 25,3163 KW Tổng lượng điện dùng cho phân xưởng sản xuất P = Pđl + Pcs + PTđl + PTcs P = 562,584 + 28,1292 + 365,6796 + 25,3163 = 981,7064 KW Tính dung lượng bù Hệ số công suất của phân xưởng sản xuất thực phẩm khoảng 0,7 ÷ 0,8. Ta chọn hệ số công suất ban đầu của phân xưởng sản xuất là cosj1 = 0,75 ® tgj1 = 0,88. Chọn hệ số công suất cần nâng lên là cosj2 = 0,9 ® tgj2 = 0,48. Dung lượng bù: Qb = P ´ (tgj1 - tgj2) = 981,7064 ´ (0,88 – 0,48) = 392,6826 KW Chọn máy biến áp Công suất biểu kiến: Ta chọn máy biến áp 1350 KVA. Mặt bằng phân xưởng sản xuất Theo tài liệu tham khảo [7] cùng với kích thước của các thiết bị đã tính và chọn ở bên trên ta chọn mặt bằng phân xưởng sản xuất có các kích thước như sau: Chiều dài phân xưởng sản xuất là: 60m. Chiều rộng phân xưởng sản xuất là: 24m. Chiều cao phân xưởng sản xuất là: 9,6m. Lưới cột trong phân xưởng sản xuất là: 6m´12m. Thiết bị được bố trí trên mặt bằng theo hình chữ U. PHẦN 7 AN TOÀN LAO ĐỘNG PHÒNG CHỐNG CHÁY NỔ An toàn điện – Phòng cháy chữa cháy An toàn điện Trong các phân xưởng sản xuất tai nạn điện có thể xảy bất cứ lúc nào. Mặt khác sử dụng điện không đúng quy định gây lãng phí sẽ ảnh hưởng đến hiệu quả sản xuất của nhà máy. Vì vậy cần phải có những quy định về quản lý và sử dụng điện trong phân xưởng sản xuất đảm bảo an toàn và hiệu quả. Quản lý mạng lưới điện trong phân xưởng sản xuất Tổ điện của nhà máy phải thực hiện nghiêm túc các công việc sau: Tiếp nhận, quản lý toàn bộ mạng lưới điện trong phân xưởng sản xuất. Thường xuyên kiểm tra mạng lưới điện để kịp thời sửa chữa những hư hỏng, đứt, hở… Ban hành nội quy về quản lý và sử dụng điện trong phân xưởng, cần nêu rõ: Các công nhân trong phân xưởng chỉ sử dụng điện ở nơi có cầu dao và rờ le bảo vệ ở công đoạn mình phụ trách. Không sử dụng điện vào mục đích khác như đun nấu… Cho công nhân học tập nội quy an toàn điện để công nhân trong phân xưởng sản xuất có ý thức trong việc sử dụng điện an toàn và tiết kiệm. Biện pháp kỹ thuật để đảm bảo an toàn điện Mạng lưới điện trong nhà máy được tính toán thiết kế theo tiêu chuẩn mạng điện cho sản xuất công nghiệp chế biến. Bao che, ngăn cách các bộ phậ của mạng điện như cầu dao, thiết bị đóng ngắt. Sử dụng điện áp phải đảm bảo an toàn. Ở các thiết bị có chạy động cơ thì cần phải có dây nối đất để chống rò rì điện bảo đảm an toàn cho người công nhân khi thao tác với thiết bị. Phòng chống cháy nổ Biện pháp kỹ thuật Áp dụng đúng các tiêu chuẩn về phòng chống cháy nổ khi thiết kế và sử dụng các công trình. Chẳng hạn các công trình có nguy cơ gây cháy nổ cao như kho nhiên liệu nên đặt ở cuối hướng gió. Có các bảng nội quy an toàn, biển báo nghiêm cấn dùng lửa ở những nơi cấm lửa hoặc gần những khu vực dễ cháy như kho nhiên liệu, lò cung cấp nhiệt cho quá trình sấy… Biện pháp tổ chức Tuyên truyền, vận động, tổ chức học tập về an toàn phòng chống cháy nổ; có biện pháp khuyến khích người công nhân nghiêm chỉnh chấp hành nội quy an toàn phòng cháy. Thực hiện việc kiểm tra công tác phòng cháy chữa cháy thường xuyên đảm bảo kịp ứng phó khi có cháy nổ xảy ra. Biện pháp tiến hành khi có cháy Thiết kế hệ thống chuông báo động khi có cháy xảy ra. Chuẩn bị các chất chữa cháy đảm bảo cung cấp đầy đủ lượng nước cũng như bình chữa cháy để khống chế ngọn lửa. Các dụng cụ và phương tiện chữa cháy phải đặt đúng vị trí để có thể sử dụng kịp thời nhanh chóng khi cháy xảy ra, tuyệt đối không sử dụng các dụng cụ và phương tiện chữa cháy vào mục đích khác, thường xuy xuyên kiểm tra tình trạng hoạt động của chúng. Tổ chức lực lượng chữa cháy, lực lượng này cần phải được đào tạo chuyên môn và thường xuyên được kiểm tra, diễn tập để nhanh chóng ứng phó khi có tình huống xấu xảy ra. Vệ sinh lao động Trong quá trình sản xuất có nhiều yếu tố gây bất lợi đến sức khỏe và tâm lý của người công nhân. Các yếu tố bất lợi này một phần do môi trường tự nhiên như: nhiệt độ, nắng, mưa… còn phần lớn là do quá trình sản xuất sinh ra khói, bụi, tiếng ồn. Vì vậy nhất thiết cần phải có biện pháp để giảm thiểu các yếu tố bất lợi này. Vệ sinh khí hậu trong nhà máy Căn cứ vào hướng gió, nhiệt độ, ẩn độ của khu vực để thiết kế mặt bằng phân xưởng sản xuất cho hợp lý. Tạo điều kiện nghỉ ngơi cho người lao động, cung cấp đủ nước uống và đảm bảo điều kiện vệ sinh cá nhân cho người công nhân. Xử lý khói bụi Khói bụi trong phân xưởng sinh ra do bụi nhiên liệu từ lò đốt (cung cấp nhiệt cho quá trình sấy tinh bột) và do bụi tinh bột bay ra trong quá trình sấy và các quá trình khác. Cần có biện pháp để làm giảm thiểu lượng bụi này bằng cách xây dựng ống khói cao, bố trí các cyclon lắng bụi tinh bột ở vị trí thích hợp. Xử lý tiếng ồn Nguồn phát ra tiếng ồn: Tiếng ồn cơ khí gây ra bởi máy móc hoạt động, sự va chạm giữa nguyên liệu với thiết bị… Tiếng ồn khí động sinh ra do sự chuyển động của khí từ các thiết bị quạt, chất lỏng ở các bơm… Biện pháp giảm thiểu: Làm giảm tiếng ồn phát ra từ các máy móc bằng cách điều chỉnh sự cân bằng của máy để làm giảm lực quán tính gây ra tiếng ồn hoặc có thể chêm thêm các vật liệu xốp dưới các bệ máy. Mua các thiết bị ít rung động và thường xuyên bảo trì các thiết bị này. Trang bị bảo hộ lao động thích hợp cho người công nhân để bảo vệ họ khi họ phải làm việc ở những nơi nhiều tiếng ồn. Chiếu sáng Chiếu sáng không đảm bảo sẽ ảnh hưởng rất lớn đến thao tác của người công nhân có khi còn gây ra những tai nạn lao động đáng tiếc. Vì vậy: Cần phải bố trí hợp lý nguồn sáng, tận dụng ánh sáng tự nhiên. Các bóng đèn chiếu sáng phải sạch sẽ đảm bảo chiếu sáng đầy đủ. Sắp xếp các thiết bị sản xuất phù hợp để tránh che chắn ánh sáng. Vệ sinh phân xưởng sản xuất Vệ sinh phân xưởng sản xuất tạo môi trường sạch sẽ đảm bảo mỹ quan và sức khỏe cho người công nhân. Để đảm bảo vệ sinh trong phân xưởng sản xuất cần: Bố trí đúng các đường ống dẫn nước thải. Có vị trí tập kết bã thải sau khi tách tinh bột. Phân xưởng sản xuất phải có người thường xuyên vệ sinh sau mỗi ngày sản xuất. PHẦN 8 PHỤ LỤC Bảng tổng kết lượng nguyên liệu, bán thành phẩm qua các quá trình Quá trình Luợng nguyên liệu, bán thành phẩm, thành phẩm (tấn) Trong giờ Trong ngày (24 giờ) Trong năm (300 ngày) Nhập liệu 9,424 226,18 67854 Ngâm, rửa, cắt khúc 9,424 226,18 67854 Nghiền 8,891 213,38 64014 Tách dịch bào lần 1 15,306 367,34 110202 Tách bã 9,611 230,66 69198 Tách dịch bào lần 2 9,157 219,77 65931 Rửa tinh bột 6,991 167,78 50334 Tách tinh bột 5,034 120,82 36246 Sấy 3,055 73,32 21996 Đóng bao 2,083 50 15000 Bảng tổng kết các thiết bị sử dụng trong quá trình sản xuất Thiết bị Số lượng Thông số Phễu nhập liệu 1 Thể tích 10m3 Băng tải 4 Dài 6m; rộng 1,2m Máy bóc vỏ 1 Dài 6m; đường kính 2m Máy rửa củ 1 Dài 8m; rộng 1,2m; cao 1,2m Máy cắt khúc 1 Dài 2m; rộng 1m; cao 1,2m Máy nghiền 1 Đường kính tang nghiền 1,4m Bồn chứa 4 Cao 3,2m; đường kính 2m Ly tâm lắng tách dịch bào lần 1 4 Năng suất 4m3/giờ Ly tâm lọc tách bã 2 Năng suất 5m3/giờ Ly tâm đĩa tách dịch bào lần 2 4 Năng suất 3m3/giờ Vít tải 4 Công suất động cơ 6HP Bơm huyền phù tinh bột 2 Năng suất 10m3/giờ Bơm sữa tinh bột 3 Năng suất 10m3/giờ Bơm nước 5 Năng suất 8m3/giờ Máy tách tinh bột 2 Thể tích làm việc 2m3 Hệ thống sấy khí thổi 1 Chiều cao ống sấy 20m Hệ thống đóng bao 1 Năng suất 100 bao (50kg)/giờ Tiêu chuẩn chất lượng tinh bột tại một số nhà máy Tiêu chuẩn chất lượng tinh bột tại nhà máy “Song Be – Singapore Tapioca” ở Bình Phước Chỉ tiêu hóa lý Hàm ẩm ≤ 13,5%. Hàm lượng kim loại nặng thực hiện theo quyết định 867/1998 Bộ Y tế. Hàm lượng tro ≤ 0,2%. Hàm lượng xơ ≤ 0,5%. Tạp chất lạ, dư lượng thuốc bảo vệ thực vật: không có. pH dung dịch 20%: 5 ÷ 7. Chỉ tiêu vi sinh Tổng số vi khuẩn hiếu khí, tế bào nấm men, nấm mốc, coliform, vi khuẩn kỵ khí… theo quyết định 867/1998 Bộ Y tế. Tiêu chuẩn tinh bột khoai mì tại nhà máy “The Intimex Tapioca starch factory” ở Nghệ An Chỉ tiêu Loại sản phẩm Super 1 2 3 Tổng hàm lượng tinh bột sau khi sấy (%), không dưới 97,5 97,5 96 96 Hàm lượng tro (%), không quá 0,10 0,15 0,3 0,5 Hàm lượng tro không hòa tan trong acid sau khi sấy (%), không dưới 0,02 0,05 0,10 0,15 pH 4,5 ÷ 7 4,5 ÷ 7 3,5 ÷ 7 3,5 ÷ 7 Độ nhớt 700 500 400 300 Độ ẩm, không quá 12,5 13 14 14 Hàm lượng protein sau khi sấy (%), không quá 0,2 0,3 0,3 0,3 Tổng hàm lượng tinh bột nằm trên rây có kích thước lỗ rây 150 micrometer (%), không quá 1 1 3 5 Hàm lượng xơ (%), không quá 0,1 0,2 0,5 1,0 Độ trắng (%) 98 95 90 88 TÀI LIỆU THAM KHẢO Sách: [1] Hoàng Kim, Phạm Văn Biên, “Cây sắn”, NXB Nông Nghiệp, 1985. [2] Hoàng Thị Ngọc Châu, Lê Thị Cúc, Mai Văn Lê, Lê Ngọc Tú, Bùi Đức Hợi, “Chế biến lương thực – tập 2”, NXB Khoa học và Kỹ thuật, 1985. [3] Khoa Hóa thực phẩm và Công nghệ sinh học, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, “Các quá trình công nghệ cơ bản trong sản xuất thực phẩm”, NXB Giáo dục, 1996. [4] Hoàng Kim Anh, Ngô Kế Sương, Nguyễn Xích Liên, “Tinh bột sắn và các sản phẩm từ tinh bột sắn”, NXB Khoa học & Kỹ thuật, 2005. [5] Nguyễn Xuân Phương, Nguyễn Văn Thoa, “Cơ sở lý thuyết và kỹ thuật sản xuất thực phẩm”, NXB Giáo Dục, 2005. [6] Đinh Hữu Dung, “Giáo trình vẽ xây dựng”, NXB Xây Dựng, 2000. [7] Vũ Duy Cừ, “Quy hoạch khu công nghiệp, thiết kế mặt bằng tổng thể nhà máy nhà và công trình công nghiệp”, NXB Xây Dựng, 2003. [8] Trần Văn Phú, “Tính toán và thiết kế hệ thống sấy”, NXB Giáo Dục, 2000. [9] Các tác giả, “Sổ tay: Quá trình và thiết bị trong công nghệ hóa chất – Tập 1 và Tập 2”, NXB Khoa học & Kỹ thuật, 1994. Trang web: