Đồ án Thiết kế phân xưởng sản xuất snack

LỜI GIỚI THIỆU Các loại sản phẩm snack đã xuất hiện từ lâu và thu hút rất nhiều người tiêu dùng, nhất là trẻ em và thanh thiếu niên. Loại thức ăn này không được dùng trong các bữa ăn chính mà thường dùng để ăn chơi, ăn giải trí hay làm thức ăn nhẹ giữa các bữa ăn. Sản phẩm snack đầu tiên chính là món khoai tây chiên, đã rất phổ biến ở nước Mỹ và đem lại rất nhiều lợi nhuận cho các nhà sản xuất khoai tây chiên ở Mỹ. Khi công nghệ ép đùn ra đời và được ứng dụng vào sản xuất snack thì ngành công nghiệp sản xuất snack mới thật sự có những bước tiến đáng kể. Nguyên liệu cho sản xuất snack trở nên phong phú và đa dạng hơn, không chỉ còn bị ràng buộc bởi duy nhất một loại nguyên liệu là khoai tây nữa. Các nhà sản xuất có thể sử dụng thay thế bằng các loại tinh bột khác kết hợp với các chất phụ gia tạo hương, tạo vị, tạo màu, các loại gia vị…và tạo ra rất nhiều loại sản phẩm khác nhau. Hơn nữa, công nghệ ép đùn cũng ngày càng được cải tiến và hỗ trợ rất nhiều cho việc tạo hình và cấu trúc đặc trưng cho sản phẩm snack. Kiểu dáng và cấu tạo thiết bị ngày càng được nghiên cứu và mở rộng nhằm phục vụ cho ngành công nghệ sản xuất snack. CHƯƠNG I : CHỌN ĐỊA ĐIỂM XÂY DỰNG NHÀ MÁY Dựa vào các tài liệu về hoạt động của các khu công nghiệp, em chọn địa điểm xây dựng phân xưởng là khu công nghiệp Việt Nam – Singapore, viết tắt là VSIP (Vietnam – Singapore industrials Park). Đây là khu công nghiệp hội tụ các điều kiện thuận lợi để xây dựng và phát triển nhà máy. VSIP đang được xem là biểu tượng sống động của mối quan hệ hợp tác và hữu nghị giữa hai nước, và đang trở thành địa chỉ hấp dẫn cho các nhà đầu tư. VSIP được khởi công xây dựng năm 1996, với quy mô 500 ha tại huyện Thuận An, tỉnh Bình Dương. Đây là khu công nghiệp duy nhất của Việt Nam được thành lập theo văn bản ký kết cấp chính phủ giữa hai nước Việt Nam và Singapore. Trong đó, tổng giám đốc khu công nghiệp là ông Trần Quang Lân và phó tổng giám đốc là ông Henry Chuah. Với mong muốn giúp đỡ Việt Nam phát triển kinh tế dựa trên thế mạnh nguồn nhân lực dồi dào, chính phủ Singapore đã có thiện chí hợp tác xây dựng một khu công nghiệp hiện đại. Dự án đã ra đời cùng với sự liên kết góp vốn đầu tư của các đối tác trong và ngoài nước, như các tập đoàn uy tín: Sem Corp industries, JTC international, United Overseas land (Singapore), Mitsubishi Corporation (Nhật), KMP (indonexia), Becamex (Việt Nam). Đến cuối năm 2002,VSIP đã cho thuê trên 300 ha, với 106 dự án được ký kết do các nhà đầu tư từ 15 quốc gia và vùng lãnh thổ như: Nitto Denko, Rohto (Nhật Bản), iCA Pharma (Việt Nam), Korea United Pharma (Hàn Quốc), Roche (Mỹ), New Toyo (Singapore) … Sức hấp dẫn của VSIP thể hiện qua chính sách “ Khách hàng là đối tác”. Nghĩa là: bên cạnh cơ sở hạ tầng hoàn hảo, các nhà đầu tư luôn nhận được sự hỗ trợ tối đa của ban quản lý khu công nghiệp Việt Nam – Singapore, của hải quan VSIP và của các ban ngành tỉnh Bình Dương, để các nhà đầu tư có nhiều thời gian cho sản xuất, kinh doanh. Quan điểm của đầu tư VSIP là thiết kế, xây dựng một khu công nghiệp có cơ sở hạ tầng và các dịch vụ hỗ trợ hoàn chỉnh, đạt tiêu chuẩn quốc tế, nhằm thu hút các ngành công nghiệp sạch và công nghệ cao, phục vụ xuất khẩu và nhu cầu tiêu thụ trong nước. VSIP có ưu thế nổi bật về hạ tầng: nhiều yếu tố thuận lợi về vị trí địa lý, hạ tầng cơ sở, cũng như các dịch vụ, thủ tục, đầu tư. Về vị trí địa lý: khu công nghiệp nằm ở trung tâm vùng kinh tế trọng điểm phía Nam, cách Thành phố Hồ Chí Minh 17 km về phía Bắc, cách Tân Cảng 17 km, cách cụm cảng Sài Gòn VICT 22 km, cách sân bay Tân Sơn Nhất 20 km, tiếp giáp với quốc lộ 13 và trục tỉnh lộ ĐT743, được xem là hai nhánh giao thông huyết mạch chính nối liền các tỉnh lân cận, cũng như toả đi các trục giao thông chính trong cả nước. Khu công nghiệp đặt cao vấn đề bảo vệ môi trường nên chủ trương thu hút các dự án đầu tư thuộc ngành công nghiệp nhẹ và ít gây ô nhiễm như ngành công nghiệp điện - điện tử, chế biến thực phẩm, cơ khí,… Hạ tầng tương đối hoàn chỉnh: với nhà máy điện công suất 120 MVA cung cấp điện thường xuyên, nhà máy cung cấp nước sạch theo tiêu chuẩn của Tổ chức y tế thế giới cung cấp 40. 000 m3 / ngày đêm, nhà máy xử lý nước thải công suất 30. 000 m3 / ngày, hệ thống bưu chính viễn thông với 1. 200 đường dây lắp đặt sẵn và hệ thống cáp quang có thể kết nối với các ứng dụng viễn thông, hệ thống kênh thuê riêng. Ngoài ra khu công nghiệp còn cung cấp các dịch vụ hỗ trợ như : ngân hàng, dịch vụ giao nhận, trung tâm y tế, bưu điện, các dịch vụ sửa chữa bảo trì máy văn phòng, đặc biệt là căn tin phục vụ cho 700 công nhân. Khu công nghiệp được sự hỗ trợ cao nhất về chính sách : Chính phủ Việt Nam muốn VSIP trở thành biểu tượng thành công rực rỡ của mối quan hệ hợp tác giữa hai nước, do đó chính phủ Việt Nam đã dành nhiều quan tâm, trực tiếp chỉ đạo quá trình xây dựng và phát triển của khu công nghiệp. Chính phủ cho phép thiết lập một ban quản lý riêng tại khu công nghiệp gồm các quan chức cao cấp từ cán bộ ngành liên quan để tư vấn cho các nhà đầu tư, có quyền thẩm định và cấp giấy phép đầu tư cho các dự án có tổng vốn đầu tư dưới 40 triệu USD. Ban quản lý này còn có chúc năng hoàn thành các thủ tục khác như cấp giấy phép xuất nhập khẩu, tuyển dụng lao động, tạo cơ chế “một cửa” thông thoáng và đơn giản hóa các thủ tục đầu tư của khách hàng. Bên cạnh đó, chính phủ Việt Nam còn cho phép thành lập hải quan riêng của khu công nghiệp. Được sự hỗ trợ của hai chính phủ, khu công nghiệp đã xây dựng được trung tâm đào tạo kỹ thuật Việt Nam – Singapore vào năm 1998. Hàng năm, trung tâm đào tạo được 450 học viên, chủ yếu là các kỹ thuật viên trung cấp theo các chuyên ngành điện tử, bảo trì điện, bảo trì cơ khí, chế tạo máy và cơ khí chính xác. Các học viên sau khi đào tạo được nhận vào làm ngay tại các doanh nghiệp trong khu công nghiệp. VSIP còn hợp tác với các công ty xây dựng, tiến hành xây dựng các khu nhà ở giá thấp cho công nhân thuê, tạo nơi ăn ở, an toàn, ổn định, tạo thuận lợi cho các công ty trong việc sử dụng lao động, việc quản lý, đưa đón công nhân. Một số chi phí đầu tư ở khu công nghiệp: + Giá thuê đất: 38 USD / m2 (trong 45 năm). + Phí bảo dưỡng cơ sở hạ tầng: 0,07 USD / m2 / tháng. + Điện: giờ cao điểm: 0,08 USD / kwh; bình thường: 0,075 USD / kwh. + Nước: 0,1 USD / m3. + Xử lý nước thải: 0,19 USD / m3. So với các khu công nghiệp khác, VSIP có nhiều ưu thế nổi bật, nhiều yếu tố thuận lợi, được sự hỗ trợ tích cực, thiết thực và khuyến khích đầu tư của chính phủ. Do vậy việc xây dựng phân xưởng tinh luyện dầu tại khu công nghiệp này là một dự án khả thi và hợp lý. CHƯƠNG II : QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ I. GIỚI THIỆU : Sản phẩm snack dạng phồng được sản xuất bằng phương pháp ép đùn để tạo hình dạng, cấu trúc, sau đó chiên, sấy hoặc nướng để tạo cấu trúc giòn, xốp, phồng, khô cho sản phẩm. Tùy vào chế độ xử lý mà cho ra các loại sản phẩm khác nhau về hình dạng, mùi vị, màu sắc. Trong bài đồ án này em chọn qui trình sản xuất bánh snack dạng nở phồng trực tiếp trong quá trình ép đùn rồi đem chiên. Dạng snack này xuất hiện trên thị trường đã lâu nhưng vẫn luôn chiếm lĩnh thị trường vì những tính chất đặc trưng của nó: Nhẹ, tỷ trọng thấp Dòn, có độ nở phồng cao Hình dạng sản phẩm đa dạng. II. QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ : Nguyên liệu Ép đùn Chiên Đóng gói Sản phẩm Nước Hơi Dầu thực vật Phun gia vị Gia vị Trộn sơ bộ Tách dầu Dầu III. THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ : 1. Trộn sơ bộ : Mục đích : Chuẩn bị cho quá trình ép đùn, nhằm phối trộn sơ bộ hỗn hợp nguyên liệu. 2. Ép đùn : a) Mục đích: Phối hợp nhiều tác động vật lý lên khối nguyên liệu làm thay đổi hoàn toàn cấu trúc nguyên liệu. Gồm: Nạp và phối trộn nguyên liệu Nhào nguyên liệu tạo khối bột dẻo Tác động nhiệt, áp suất lên nguyên liệu để làm chín nguyên liệu Dựa vào sự chênh lệch nhiệt độ, áp suất làm nở phồng sản phẩm. b) Thông số kỹ thuật : Nhiệt độ: Nhiệt độ cao làm giảm độ nhớt, ảnh hưởng đến sự trượt của các cấu tử, ảnh hưởng đến áp suất và tính chất nở phồng của sản phẩm Nhiệt độ buồng ép : 120-160oC Áp suất: Áp suất tăng thì nhiệt độ cũng tăng, nguyên liệu khi phối trộn sẽ đồng nhất hơn. Áp suất thay đổi làm ảnh hưởng đến độ nở phồng của sản phẩm. P = 70 – 150 at Tốc độ trục vít: Tốc độ trục vít càng cao thì buồng ép sẽ đầy trong thời gian ngắn và nhiệt độ buồng ép tăng cao, áp suất tăng ảnh hưởng đến cấu trúc và tính chất sản phẩm. Tốc độ trục ép : 300-600 rpm. Tốc độ nhập liệu: Tốc độ nhập liệu càng cao thì buồng ép sẽ đầy trong thời gian ngắn và nhiệt độ buồng ép tăng cao. Tốc độ nhập liệu : 450 kg/h. Độ ẩm của sản phẩm ép đùn : 8 –10%. Độ đặc của sản phẩm ép đùn : 36-64g/l 3. Chiên: a) Mục đích : Mục đích chế biến : làm chín sản phẩm, tạo cấu trúc giòn, xốp, cứng, khô cho sản phẩm. Mục đích bảo quản : tiêu diệt các vi sinh vật. b) Thông số kỹ thuật : Nhiệt độ dầu chiên : 140-160oC. Thời gian : 1 – 2 phút. 4. Tách dầu: a) Mục đích : Mục đích chuẩn bị : làm nguội sơ bộ, chuẩn bị cho các quá trình tiếp theo Mục đích bảo quản : tách bớt lượng dầu trong sản phẩm sau khi chiên. b) Thông số kỹ thuật : Nhiệt độ không khí làm nguội : 27 – 300C Độ ẩm không khí : 5 – 10% Thời gian : 3 – 5 phút 5. Phun gia vị: a) Mục đích : Mục đích chế biến : tạo hương vị hay màu sắc đặc trưng cho sản phẩm. b) Thông số kỹ thuật : Tốc độ quay của thùng : 20 – 30 vòng/phút Áp lực phun : 1 – 2 at 6. Đóng gói: a) Mục đích : Mục đích hoàn thiện : tăng giá trị cảm quan cho sản phẩm Mục đích bảo quản : bảo quản sản phẩm tránh tiếp xúc với không khí, ánh sáng. CHƯƠNG III : TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT I. TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT : 1. Các thông số tính toán : Bảng 1 : Thành phần của nguyên liệu tinh bột Thành phần Hàm lượng (w/w) Amylose 5 – 20% Amylopectin > 50% Độ ẩm 13 – 14% Thành phần khác < 3% Bảng 2 : Thành phần của sản phẩm Thành phần Hàm lượng (w/w) Muối 1 – 2% Dầu 20 – 30% Độ ẩm 4 % Gia vị 10 – 15% Bảng 3 : Độ ẩm, lượng dầu của bột mì và bán thành phẩm qua các công đoạn STT Công đoạn Độ ẩm (w/w) Dầu (w/w) 1 Trộn sơ bộ 13% 2 % 2 Nhào bột 18% 2 % 3 Sau ép đùn 8 – 10% 2 % 4 Chiên 2% 40% 5 Tách dầu 2% 20 – 30% 6 Phun gia vị 2% 20 – 30% Bảng 4 : Nguyên liệu dùng làm gia vị Loại nguyên liệu Hàm lượng (%) Maltodextrin 14.75 Muối 22 Bột cream chua 20 Bột hành nướng 15 Bột hành 5 Dextrose 5 Sữa bột không béo 5 Bột ngò tây 3 Protein thực vật đã thủy phân 3 Acid lactic 2 Bột ngọt 2 Acid citric 0.75 Dầu thực vật 0.5 Oxyd silic 1 Hương vị tổng hợp 1 Tổng 100 Bảng 5 : Tổn thất qua từng quá trình STT Công đoạn Hao hụt (w/w) 1 Trộn sơ bộ 0,5% 2 Ép đùn 1% 3 Chiên 0,5% 4 Tách dầu 0,5% 5 Phun gia vị 0,5% 6 Đóng gói 0,5% 2. Tính nguyên liệu – sản phẩm ở từng công đoạn sản xuất : (tính trên 100 kg bột mì) 2.1) Trộn sơ bộ : Khối lượng bột sau khi trộn sơ bộ (lý thuyết): (lấy khối lượng phụ gia = 2,5% khối lượng bột mì) Gbột trộn = Gbột + Gphụ gia = 100 + 100 * 2,5% = 102,5 (kg) Lượng bột hao hụt trong quá trình trộn : Ghao/trộn = Gbột trộn * 0,5% = 102,5 * 0,5% = 0,5125 (kg) Vậy khối lượng bột trộn thực tế là : G1 = 102,5 – 0,5125 = 101,9875 (kg) 2.2) Ép đùn : Ta chọn Độ ẩm của bột : W1 = 13% Độ ẩm của bột nhào trước khi ép đùn : W2 = 18% Độ ẩm của bột nhào sau khi ép đùn : W3 = 10% Khối lượng bột nhào trước ép đùn : Gbột trước ép đùn = G1* = 101,9875 * = 108,20625 (kg) Lượng nước sử dụng : Gnước = G1 * = 6,21875 (kg) Khối lượng bột nhào sau khi ép đùn : Gbột sau khi ép đùn = Gbột trước khi ép đùn * = 108,20265 * = 98,585 (kg) Khối lượng bột nhào sau khi ép đùn thực tế là : G2 = Gbột sau khi ép đùn – (Gbột sau khi ép đùn * 1%) = 98,585 – 98,585*1% = 97,599 (kg) 2.3) Chiên : Ta chọn Độ ẩm của bột nhào sau ép đùn là : W3 = 10% Độ ẩm của bánh sau chiên là : W4 = 2% Chọn lượng dầu béo của bánh sau khi chiên là 40% Khối lượng bánh sau chiên là : Gbánh sau chiên = G2 * = 97,599 * = 89,632 (kg) Lượng nước tách ra sau khi chiên là : Gnước tách = 97,599 – 89,632 = 7,967 (kg) Lượng dầu thấm vào bánh sau khi chiên : Gdần chiên = Gbánh sau chiên * =89,632 * =34,060 (kg) Khối lượng sản phẩm thu được sau chiên là : Gsản phẩm = Gbánh sau chiên + Gdầu chiên = 89,632 + 34,060 = 123,692 (kg) => Khối lượng bánh snack thực tế sau quá trình chiên là : G3 = Gsản phẩm * (1 – 0,5%) = 123,692 * 99,5% = 123,074 (kg) 2.4) Tách dầu : Chọn lượng dầu béo còn lại trong bánh snack là : 20% Khối lượng dầu tách : Gdầu tách = G3 * = 123,074 * = 24,6148 (kg) Khối lượng bánh sau tách dầu là : Gbánh sau tách dầu = G3 - Gdầu tách = 123,074 – 24,6148 = 98,4592 (kg) => Khối lượng bánh snack đi vào thiết bị phun gia vị là : G4 = Gbánh sau tách dầu * ( 1 – 0,5%) = 98,4592 * 99,5% = 97,9669 (kg) 2.5) Phun gia vị : Chọn lượng gia vị phun vào là 10% Khối lượng gia vị phun vào là : Ggia vị = G4 * 10% = 97,9669 * 10% = 9,7967 (kg) Khối lượng bánh sau khi phun gia vị là : Gbánh sauphun = G4 + Ggia vị = 97,9669 + 9,7967 = 107,7636 (kg) => Khối lượng bánh vào thiết bị bao gói là : G5 = Gbánh sau phun * ( 1 – 0,5%) = 107,7636 * 99,5% = 107,2248 (kg) 2.6) Bao gói : Khối lượng bánh vào thiết bị bao gói là : G6 = G5 * (1 – 0,5%) = 107,2248 * 99,5% = 106,6887 (kg) Bảng 6 : Khối lượng sản phẩm sau mỗi quá trình theo 100 kg bột mì STT Công đoạn Khối lượng (kg) 1 Trộn sơ bộ 101,9875 2 Ép đùn 97,5990 3 Chiên 123,074 4 Tách dầu 97,9669 5 Phun gia vị 107,2248 6 Đóng gói 106,6887 Tóm tắt cân bằng vật chất qua các công đoạn như sau : Bột mì (100kg) Ép đùn Chiên Đóng gói Bánh snack (106,6887 kg) Nước (6,2187 kg) Dầu (50kg) Phun gia vị Trộn sơ bộ Tách dầu Dầu (24,6148 kg) Phụ gia (2,5kg) Hao hụt 0,5% (0,52125 kg) W = 13% Nước tách (9,6212 kg) Hao hụt 0,5% (0,9860 kg) W = 10% W = 18% Dầu sót (15,94kg) Hao hụt 0,5% (0,618 kg) W = 2% W = 2% W = 2% W = 2% Hao hụt 0,5% (0,5388 kg) Hao hụt 0,5% (0,5361 kg) Gia vị (9,7967 kg) 3. Tính theo năng suất nhà máy : Năng suất nhà máy theo nguyên liệu : Q = 1800 tấn / năm Lịch làm việc của nhà máy : 1 ngày : 16 giờ 1 tuần : 25 ngày 1 tháng : 25 ngày 1 năm : 300 ngày Thời gian làm việc của nhà máy : 1 ngày làm 2 ca Ca 1 : 6h30 – 14h30 (8 giờ) Ca 2 : 15h – 23h (8 giờ) Khối lượng nguyên liệu dùng cho một ngày : Qngày = 6 tấn / ngày Mỗi ngày, nhà máy của em làm 2 ca, mỗi ca sản xuất 3 mẻ, khối lượng nguyên liệu sử dụng cho một mẻ là: Qmẻ = Qngày / (2*3) = 6 / 6 = 1 tấn / mẻ = 1000 kg / mẻ = 375 kg / h Bảng 7 : Khối lượng nguyên liệu cho một mẻ sản xuất STT Công đoạn Nguyên liệu Khối lượng (kg) 1 Trộn sơ bộ gián đoạn Bột mì Phụ gia 1000 25 2 Ép đùn liên tục Bột mì trộn Nước 1019,875 62,187 3 Chiên liên tục Bột nhào Dầu 975,990 500 4 Tách dầu liên tục Bánh snack 1230,74 5 Phun gia vị liên tục Bánh snack Gia vị 979,669 97,967 6 Đóng gói Bánh snack 1072,48 II. TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ : 1. Thiết bị trộn sơ bộ : Lượng bột nhào trong 1 giờ: 375 kg/h Thời gian nhào trộn một mẻ: 30 phút / mẻ, (nhập liệu: 5 phút, nhào trộn: 20 phút, gián đoạn: 2 phút, tháo liệu: 3 phút) Þ Số mẻ trong 1 giờ: 2 mẻ / h Sử dụng 2 máy nhào trộn, với hệ số sử dụng máy là 0,7. Þ Năng suất máy nhào: Chọn loại máy trộn bột TM63 (Liên Xơ) với các đặc điểm sau: [16] Hình 1: Máy nhào bột Năng suất tính theo bột nhào: 285 kg / mẻ Thể tích chứa của máy: 200 lít Các thơng số: Số lượng cánh khuấy: 2 cái Tần số quay của cánh khuấy: 0,5 s-1 Cơng suất động cơ: (cơng suất tổng là 5,1 kW) Động cơ của cánh khuấy: 4 kW Động cơ để xoay thùng đổ bột: 1,1 kW Kích thước máy: Chiều dài : 1.600 mm Chiều rộng : 1.400 mm Chiều cao : 1.400 mm Khối lượng máy: 945 kg Hình 2 : Máy ép đùn 2. Thiết bị ép đùn : Khối lượng bột mì : M2 = 1019,875 kg Năng suất thiết kế của máy : N2 = 380 kg / h Chúng ta đặt hàng 3 thiết bị ép đùn DS56 của công ty Kiên Cường với các thông số kỹ thuật : Năng suất : 150 kg / h Công suất : 38 kW Kích thước : 2,5 * 1 * 1,7 3. Thiết bị chiên : Khối lượng bột nhào : M3 = 975,990 kg Năng suất thiết kế của máy : N3 = 366 kg/h Hình 3 : Máy chiên Chúng ta đặt hàng thiết bị chiên FIN500 của công ty Kiên Cường với các thông số kỹ thuật : Cơng suất: 500 Kg/h Kích thước: 9.000 x 1.500 x 2.000 Trọng lượng: 200 Kg Các thơng số kỹ thuật khác: Nồi chiên: Þ620 x 1.200, Inox, 2 lớp vỏ Kích thước lắp đặt: 1.000 x 1.500 x 2.000 (mm) Bơm chân khơng: 5HP, 3Þ, 380V Bộ nguồn thủy lực: 3/4HP, 3Þ, 380V Nhiệt độ làm việc: 50-1600C Áp chân khơng: 0,8-0.9 atm 4. Thiết bị tách dầu : Chúng ta đặt hàng thiết bị tách dầu SX 2000 của công ty Kiên Cường với các thông số kỹ thuật : Cơng suất: 0.37kw     Kích thước(m): 2.15x0.6x2.2 Hình 4 : Băng tải tách dầu 5. Thiết bị phun gia vị : Khối lượng bánh : M4 = 979,669 kg Năng suất thiết kế của máy : N4 = 368 kg / h Chúng ta đặt hàng 3 thiết bị phun gia vị SX 2000 của công ty Kiên Cường với các thông số kỹ thuật : Năng suất: 150kg/h Hình 5 : Máy phun gia vị Cơng suất: 6kw Kích thước(m): 2.7 x1.05 x 1.96 6. Thiết bị bao gói : Chọn thiết bị bao gói ZB 800 của công ty thiết bị Kiên Cường : Hình 6 : Máy đóng gói CHƯƠNG IV : TÍNH CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG I. CẤP NHIỆT : 1. Quá trình chiên : Nhiệt lượng cần dùng cho thiệt bị chiên. Qchiên = Q4 + Q5 +Q6 + Q7 Q4 : nhiệt lượng cần để nâng nhiệt của shortening từ 40 lên 1600C Q5 : nhiệt lượng cần cung cấp cho bột nhào trong quá trình chiên. Q6 : nhiệt lượng cần để nâng nhiệt băng tải từ 90 lên 1600C. Q7 : nhiệt lượng tổn thất. 1.1) Tính Q4 : Q4 = G4 * C4 * T4 Trong đó : G4 = 50 kg: khối lượng dầu shortening dùng để chiên C4 = 2,422 kj/kg.K: nhiệt dung riêng của shortening. T4 = 160 – 40 = 1200 Vậy : Q4 = 50 * 2,422 * 120 = 14.532 (kJ) 1.2) Tính Q5 : Nhiệt lượng để tách nước trong bánh khi chiên. Q5// = Gnước * rnước = 7,967 * 2254 = 17957,618 (kJ) Nhiệt lượng cần để nâng tiếp nhiệt độ của bánh từ 1000 lên 1600C. Q5/// = G5/// x C5/// x T5/// Trong đó : G5/// = Gsch – Gdầu thấm = 89,632 – 34,06 = 55,572 (kg) Gsch = 89,632(kg): khối lượng bánh sau khi chiên. Gdầu thấm = 34,06(kg): khối lượng dầu thấm vào khi chiên C5/// : nhiệt dung riêng của bánh. C5/// = Cmì x (1 – Wsch) + Cnước x Wsch = 1,638 x (1 – 0,02) + 4,19 x 0,02 = 1,689 (kJ) T5/// = 160 – 100 = 60 0C Vậy : Q5/// = G5/// x C5/// x T5/// Q5/// = 55,572*1,689*60 = 5631,67 (kJ) Vậy : tổng nhiệt lượng cầnđể nâng nhiệt của bánh từ 1000 lên 1600C. Q5 = Q5// + Q5/// = 17957,618 + 5631,67 = 23.589,28 (kJ) 1.3) Tính Q6 : Nhiệt lượng cần thiết để nâng nhiệt độ băng tải nắp từ 900 lên 1600C xét trong chu kì chiên(180 giây) Q6/ = G6 x C6 x T6 G6 : tổng khối lượng băng tải khuôn và nắp, (kg/m). G6 = khối lượng 1 m băng tải x chiều dài băng tải khuôn nắp. = 10 x 15 = 150 (kg/lần) C6  = C1 = 0,46(kj/kg) : nhiệt dung riêng của thép. T6 = 160 – 90 = 70K Q6/ = G6 x C6 x T6 = 150 x 0,46 x 70 = 4830 (kJ/lần) Với thời gian chiên là 180 giây thì tiêu tốn đốt nóng băng tải khuôn là 4830 kj. Vậy với thời gian thì nhiệt lượng cần là : = 5152 (kJ) 1.4) Tính Q7 : Lượng nhiệt tổn thất ra ngoài môi trường là 30% so với tông lượng nhiệt dùng cho chiên bánh. Nhiệt tổn thất chiên là : Q7 = 0,3 x (Q4 + Q5 +Q6) = 0,3 x (5202,5 + 102918 + 5152) = 33981,8 (kj/1000gói) 1.5) Tổng nhiệt lượng cung cấp cho quá trình chiên: Qchiên = Q4 + Q5 +Q6 + Q7 = 14.532 + 23.589,284 + 5152 + 33981,8 = 77.254,8 (kJ) 2. Quá trình làm nguội và tách dầu : Bánh sau khi nướng cĩ nhiệt độ cao, được làm nguội xuống nhiệt độ thường bằng hệ thống quạt. Băng tải làm nguội: Dài x rộng = 2,15 x 0,6 m. Vận tốc: 5 m/phút. Lượng bánh thu được trong 1 giờ: G = 462 kg/h. Chọn hệ số sử dụng băng tải là 0,8. Năng suất của băng tải: Cơng suất động cơ: 0,75 kW Lượng nhiệt tỏa ra khi làm nguội bánh: Qtỏa = G * CVL * Dt = 462 * 1,5 * (160 – 25) = 93.555 kJ/h Tác nhân làm nguội là khơng khí: - Trước khi trao đổi nhiệt: t1 = 27oC I1 = 73,093 kJ/kg khơng khí d1 = 0,018 kg ẩm / kg khơng khí khơ - Sau khi trao đổi nhiệt: t2 = 70oC I2 = 117,6 kJ/kg khơng khí d2 = d1 = 0,018 kg ẩm / kg khơng khí khơ t, I, d: lần lượt là nhiệt độ, enthanpy, độ chứa ẩm của khơng khí. Lượng khơng khí khơ cần cho quá trình trao đổi nhiệt: Qtỏa = Qthu = L * (I2 - I1) Þ Lượng khơng khí cần thiết: G = L + L * d1 = (1 + d1) *L=(1 + 0,018)*2102,029 = 2139,87kg/h Lưu lượng thể tích khí: r (kg/m3): khối lượng riêng của khơng khí. Chọn tốc độ dịng khí ra khỏi quạt: v = 5 m/s. Áp suất tồn phần của quạt: Dựa vào phụ lục chọn quạt [13], chọn 4 quạt hướng trục loại MЦNo5 cĩ: Lưu lượng quạt: V = 3.000 m3/h Vận tốc quạt: n = 960 vịng/phút Hiệu suất quạt: η = 0,65 Áp suất tồn phần: H = 6,7 mmH2O Cơng suất quạt: Cơng suất động cơ: k = 1,2: hệ số dự trữ của quạt II. TÍNH ĐIỆN : Bảng 8 : Bảng tổng hợp công suất của các thiết bị STT Công đoạn Số máy Công suất (kW) Kích thước (m) 1 Trộn sơ bộ 4 5,1 1,6 * 1,4 * 1,4 2 Ép đùn 3 38 2,5 * 1 * 1,7 3 Chiên 1 4,29 1 * 1,5 * 2 4 Tách dầu 3 0,37 2,15 * 0,6 * 2,2 5 Phun gia vị 3 6 2,7 * 1,05 * 1,96 6 Đóng gói 1 1,7 1,05 * 0,7 * 1,85 Tổng công suất thiết bị 159,5 20 * 16 * 6 Tổng công suất của thiết bị là : PTB = 159,5 KW Tổng công suất khác : PK = 10% * PTB = 10% * 159,5 = 15,95 kW Công suất điện tiêu thụ : Ptt = PTB + PK = 159,5 + 15,95 = 175,45 kW Đối với các thiết bị, cos O thường nằm trong khoảng 0,55 – 0,65. Ta chọn cos O = 0,6 cos O = 0,6 => tg O = 4/3 Công suất phản kháng : Qtt = Ptt * tg O = 175,45 * (4/3) = 233,93 kW Cos O = 0,95 => tg O = 0,329 Dung lượng cần bù vào để cos O = 0,95 : Qbù = Ptt * (0,75 – 0,329) = 175,45 * 0,421 = 73,864kW Từ đó ta tìm lại hệ số công suất cos O’ và công suất biểu kiến Stt : Hệ số công suất : cos O’ = Ptt / [Ptt2 + Qbù )2]1/2 = 0,739 Công suất biểu kiến : Stt = Ptt / cos O’ = 175,45 / 0,739 = 237,495 kW => Chọn máy biến áp của công ty thiết bị điện Thibidi với công suất tối đa là 350 kW TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Phạm Văn Bơn, và những người khác, Quá trình và thiết bị trong cơng nghệ hĩa học, tập 5, tập 10, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật. 2. Nguyễn Văn Chí (Đại Học Kiến Trúc Hà Nội), Thơng giĩ, Nhà xuất bản xây dựng, Hà Nội, 2001. 3. Cơng ty cổ phần thơng tin kinh tế đối ngoại, Bình Dương thế và lực mới trong thế kỷ XXi, Nhà xuất bản Chính trị Quốc gia, Hà Nội, 2003. 4. Nguyễn Kim Đính, Kỹ thuật điện, Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh, trường Đại học Kỹ Thuật, 1996. 5. Đặng Thanh Hà, Thiết kế nhà máy sản xuất bánh biscuit năng suất 8000 tấn / năm, Luận văn tốt nghiệp đại học, trường Đại Học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh, 1995. 6. Bùi Đức Hợi, Mai Văn Lề, và những người khác, Chế biến lương thực, tập 1, tập 2, tập 3, Đại Học Bách Khoa Hà Nội, 1985. 7. Bùi Đức Hợi, Nguyễn Như Thung, Mai Văn Lề, Cơng nghệ và các máy chế biến lương thực, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật. 8. Hồ Hữu Long, Kỹ thuật sản xuất bánh kẹo, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội, 1983. 9. Vũ Bá Minh, Hồng Minh Nam, Quá trình và thiết bị trong cơng nghệ hĩa học, tập 2, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật 10. Nguyễn Ngộ, Lê Bạch Tuyết, Phan Văn Hiệp, Trần Mạnh Hùng, Kỹ nghệ sản xuất đường mía, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội, 1984. 11. Lê Ngọc Tú, và những người khác, Hĩa sinh cơng nghiệp, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội, 2002. 12. Lê Bạch Tuyết (chủ biên), cùng nhiều tác giả, Các quá trình cơng nghệ cơ bản trong sản xuất thực phẩm, Nhà xuất bản giáo dục. 13. PTS Trần Xoa, PGS, PTS Nguyễn Trọng Khuơng và những người khác, Sổ tay quá trình và thiết bị cơng nghệ hĩa chất, tập i, tập ii, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội, 1999. 14. Trần Đình Yến, Giáo trình cơ sở thiết kế nhà máy thực phẩm, Đại Học Bách Khoa, TP Hồ Chí Minh. 15. St. Lucin Brisbane (Australia), Handbook of Sugar Engineering, 1960. 17. Và một số tài liệu trên mạng internet