Đang tải... (xem toàn văn)
Chuyên ngành: Kỹ thuật Công nghệ Kỹ thuật ứng dụng khác CN Hoá Sinh Thực phẩm Sơ lược: Đồ án môn học Quá trình Thiết bị . Lời mở đầu Phần 1. Tổng quan về cam và công nghệ sản xuất nước cam cô đặc Phần 2. Tính cân bằng vật chất cho thiết bị kết tinh Phần 3. Tính cân bằng năng lượng cho thiết bị kết tinh Phần 4. Tính toán thiết kế thiết bị kết tinh và chọn thiết bị lọc, rửa Phần 5. Tính toán hệ thống lạnh chọn thiết bị lạnh Phần 6. Tính toán cơ khí cánh khuấy – chân đỡ – mặt bích Phần 7. Tính toán đường ống chọn thiết bị phụ Phần 8. Tính toán giá thành thiết bị chính Phần 9. Kết luận và đánh giá
Đồ án môn học Quá trình & Thiết bò - Thiết kế thiết bò cô đặc nước cam phương pháp lạnh LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, với phát triển không ngừng khoa học công nghệ, ngành công nghiệp nước ta phải đối đầu với thách thức to lớn Việc đào tạo nguồn nhân lực trẻ có đức có tài ngày trở thành vấn đề quan trọng thiếu Để trở thành người kỹ sư, việc giải toán công nghệ hay việc thực công tác thiết kế máy móc, thiết bò dây chuyền công nghệ việc cần thiết tất yếu Ý thức tầm quan trọng vai trò tương lai, em vận dụng kiến thức mà học suốt học kỳ vừa qua vào việc hoàn thành đồ án thiết kế Nhiệm vụ đồ án thiết kế hệ thống thiết bò cô đặc nước cam phương pháp lạnh hay phương pháp kết tinh dung môi với suất cho (5000 tấn/năm) Đồ án bao gồm phần sau : Giới thiệu tổng quan nguyên liệu quy trình công nghệ sản xuất sản phẩm nước cam cô đặc Tính toán cân vật chất cho quy trình cô đặc Tính toán cân lượng cho quy trình cô đặc Tính toán thiết kế thiết bò Tính chọn thiết bò phụ Tính giá thành sản phẩm Đánh giá hiệu hoạt động, ưu - nhược điểm thiết bò phương pháp công nghệ từ đề xuất giải pháp nhằm khắc phục cải tiến phương pháp Đây bước để thực công việc mẻ nên có nhiều sai sót Nhưng xem xét đánh giá khách quan thầy cô nguồn động viên khích lệ em để lần thiết kế sau thực tốt đẹp hơn, hoàn thiện Em xin gửi lời cảm ơn đến tập thể thầy cô môn Máy & Thiết bò trang bò cho em kiến thức tảng làm sở cho em thực đồ án Em xin cảm ơn thầy Phạm Văn Bôn tận tình giúp đỡ hướng dẫn em suốt trình thiết kế Phần sau nội dung chi tiết đồ án, kính mong xem xét, dạy hướng dẫn thầy cô SVTH : Ngô Lâm Tuấn Anh http://www.ebook.edu.vn Trang Đồ án môn học Quá trình & Thiết bò - Thiết kế thiết bò cô đặc nước cam phương pháp lạnh PHẦN TỔNG QUAN VỀ CAM VÀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT NƯỚC CAM CÔ ĐẶC I TỔNG QUAN VỀ CAM I.1 Nguồn gốc Cây cam biết đến từ lâu khoảng 2200 năm trước công nguyên Trung Quốc số người lại cho cam có nguồn gốc từ dãy Himalayas (Ấn Độ) Cam trồng phổ biến Ấn Độ, sau lan rộng phía đông, đến vùng Đông Nam Á Vào khoảng kỉ thứ trước công nguyên, cam đưa đến Châu Âu lan tới vùng Đòa Trung Hải Sau đó, cam Columbus mang đến Châu Mỹ Những năm sau đó, người làm vườn Châu Mỹ Châu Âu đem cam đến Châu Úc Châu Phi Ngày cam trồng phổ biến nhiều nơi giới I.2 Phân loại Có nhiều cách phân loại cam khác nhau, tùy thuộc vào quốc gia đòa phương Trong thương mại, cam chia thành loại: Cam (sweet orange) cam chua (sour orange) Trong đó, cam chua thường dùng sản xuất mứt cam Một số loại cam thường gặp: Cam tròn Cam tròn phổ biền loại Valencia, có nguồn gốc từ đảo Azores Bồ Đào Nha Giống cam có khả thích ứng vùng nội đòa, nơi có chênh lệch sâu sắc ngày đêm làm hoạt hóa hệ sắc tố vỏ tạo cho màu sắc hấp dẫn Quả có cỡ nhỏ tới trung bình thích hợp cho sản xuất công nghiệp Vỏ mỏng, da cam nhẵn, màu cam sáng Quả có mùi vò đặc sắc tươi hay sau chế biến nước ép Khi chín cây, chuyển sang màu cam sáng nhiệt độ nóng lên làm cho da hấp thụ lại chlorophyl từ nên cam chín có màu xanh nhạt Loại cam chủ yếu dùng làm nước với chất lượng nước ép tốt chứa nhiều dòch có màu sậm bền, hạt nên không tạo vò đắng Valencia dùng ăn tươi Cam navel Trước năm1835, Cam navel trồng nhiều Florida bò phá huỷ chiến tranh giới thứ Giống cam trồng nhiều Brazil, Trung Quốc Cam navel có to giống Valencia loại cam khác Quả có màu vàng đậm sáng cam, da hồ đào dày dễ lột vỏ, không hạt Quả cho chất lượng tốt đạt độ khối lượng SVTH : Ngô Lâm Tuấn Anh http://www.ebook.edu.vn Trang Đồ án môn học Quá trình & Thiết bò - Thiết kế thiết bò cô đặc nước cam phương pháp lạnh đònh, cho nhiều nước Thời tiết lạnh làm màu vàng sáng chín màu xanh nhạt da Giống cam dùng chế biến nước trình chế biến dễ phát sinh vò đắng Cam Blood ( Cam đỏ ) Đây loại xem ngon hấp dẫn loại có múi tìm thấy Đòa Trung Hải Quả cỡ trung bình với vỏ mỏng có không hạt Có màu đỏ sậm sáng đẹp Nhược điểm lớn hàm lượng anthocyanin tạo màu đỏ đậm có khuynh hướng bò nhạt trình chế biến bảo quản Anthocyanin chất chống oxy hóa mạnh tạo nhiều gốc tự gây ung thư, lão hóa, bệnh nhẹ… Loại cam thường dùng để ăn tươi, ăn kèm salad, dùng rôti nướng thòt Cam (acidless orange) Loại trồng chủ yếu Đòa Trung Hải Do nước có độ cao hàm lượng acid thấp không đủ khả ức chế vi sinh vật nên loại cam không thích hợp cho sản xuất nước ép Valencia Orange Navel orange Blood orange Acidless orange Hình – Các loại cam phổ biến thương mại Ở Việt Nam, cam chia làm loại : cam chanh, cam sành cam đắng Một số giống cam phổ biến nước ta cam Xã Đoài ( Nghệ An ), cam Động Đình, cam đường,… Cam Xã Đoài ( Nghệ An ) : Cây tương đối cao, cành (cành quả), trồng Xã Đoài, xã Nghi Diên, huyện Nghi Lộc, tỉnh Nghệ An Quả ngon, thơm có vỏ mỏng bóng, vò đậm, xơ Dùng chủ yếu sản xuất nước cam mứt cam Cam đường : Quả trung bình 100g, vỏ mỏng, màu vàng đỏ hay đỏ sẫm, dễ bóc, múi dễ chia Có ba loại Cam giấy với giống Cam Canh (Hà Nội), Cam Đồng dụ (Hải Phòng), Cam Ngọc cục Cam Hành Thiện (Nam Hà); Cam Bù, Cam Chua Hương Sơn (Hà Tónh); Cam voi Tuyên Hoá (Quảng Bình) Cam sành : có vỏ sần sùi mòn; vỏ dày, chín có màu vàng hay đỏ sẫm, dày dễ bóc, ruột đỏ, hạt có màu nâu lục, vò ngọt, chua, hương vò ngon quýt Ôn Chân (Nhật Bản) Thích hợp làm đồ hộp nước đường Giống phổ biến cam Bố Hạ, trồng bãi phù sa Hà Bắc đất thoát nước; dẹt, nặng trung bình 200-250g, màu vàng đỏ đẹp chín vào tháng 11-12-1 năm sau, dòp Tết Nguyên đán Cam sành có tên Citrus nobilis Lour Quýt trước xem thứ Cam sành I.3 Cấu tạo cam SVTH : Ngô Lâm Tuấn Anh http://www.ebook.edu.vn Trang Đồ án môn học Quá trình & Thiết bò - Thiết kế thiết bò cô đặc nước cam phương pháp lạnh Cấu tạo cam gồm có phần sau : Lớp vỏ (flavedo) : có màu cam màu xanh tùy theo giống Lớp vỏ có chứa nhiều túi tinh dầu Lớp cùi trắng (albedo) : có chứa pectin cellulose Múi cam : bên có chứa tép cam, có chứa dòch bào Hạt cam : chứa mầm Lõi : phần nằm trung tâm cam, thành phần tương tự lớp cùi trắng I.4 Thành phần hóa học cam Thành phần hóa học cam trình bày bảng Bảng – Thành phần dinh dưỡng cam tươi (tính 100g), ([13],tr245) Hàm lượng Thành phần Đơn vò Múi Vỏ 88,06 75,95 % Protein 0.9 - % Tinh dầu vết 2,4 % Sacharose 3.59 1,22 % Glucose 1.25 3,49 Frutose 1.45 3,24 Acid hữu 1,41 0,22 % Cellulose 0,47 3,49 % Pectin 1,41 0,22 % Ca 34 - mg% P 23 - mg% Fe 0.4 - mg% A 0.09 - mg% β-Carotene 0.4 0,09 mg% B1 0.04 0,02 mg% B2 0.06 - mg% PP 0.75 1,27 mg% C 65 170 mg% Nước Thành phần Muối khoáng Vitamine Bảng – Đặc điểm kỹ thuật cam, quýt, chanh Việt Nam ([13],244) Cam sành Cam chanh Quýt Chanh (Bố Hạ) (Xã Đoài) (Lí Nhân) (Hoà Bình) Khối lượng quả, g 260 240 40 64 Đường kính quả, mm 88 80 45 5,1 11,5 11,5 10 7,0 - - 0,75 - Chỉ tiêu Hàm lượng chất khô, % Độ acid SVTH : Ngô Lâm Tuấn Anh http://www.ebook.edu.vn Trang Đồ án môn học Quá trình & Thiết bò - Thiết kế thiết bò cô đặc nước cam phương pháp lạnh pH 3,2 3,2 - 3,8 - 2,5 - 2,6 I.5 Thu hoạch bảo quản Ở nước ta, cam trồng rộng rãi khắp nước Cây hoa quanh năm, thường có hoa vào tháng 1-2, có vào tháng 11-12 Cam loại có múi khác thường thu hái bắt đầu chín Có thể dùng kéo cắt cuống sát mặt Sau thu hái nên để điều kiện bình thường 12-14 để ổn đònh hô hấp Trong thời gian đó, tiến hành lựa chọn theo độ chín, kích thước, loại bỏ bầm giập, sây sát Trong trường hợp nhiễm bẩn nhiều phải rửa để khô Để chống nhiễm trùng bôi vôi vào cuống Để bảo quản cam thời gian dài, người ta thường sử dụng số phương pháp như: bảo quản cát, hóa chất, nhiệt độ thấp,… II GIỚI THIỆU QUY TRÌNH SẢN XUẤT NƯỚC CAM CÔ ĐẶC II.1 Giới thiệu công nghệ cô đặc nước ép trái nói chung Như biết, kỹ thuật cô đặc đờiù từ lâu ứng dụng phổ biến công nghệ hoá chất đặc biệt công nghiệp sản xuất thực phẩm Nhất thời buổi nay, thời kỳ phát triển công nghiệp đại, sống người bận rộn tất bật, việc đảm bảo nhu cầu bữa ăn ngày gặp phải vấn đề khó khăn tốn nhiều thời gian công sức Sự có mặt ngành công nghiệp thực phẩm đóng vai trò lớn việc sản xuất mặt hàng chế biến sẵn vừa đảm bảo rút ngắn thời gian nấu nấu nướng vừa kéo dài thời gian bảo quản mà đảm bảo giá trò dinh dưỡng an toàn thực phẩm Sự cô đặc thực phẩm dạng lỏng trà, cà phê, nước trái cây, rượu … phương pháp bảo vệ tốt đặc tính vốn có chúng, bảo lâu, giảm chi phí bảo quản vận chuyển Sau phục hồi lượng nước sau trình cô đặc, sản phẩm thực tế gần dạng ban đầu Việc cô đặc thực với nhiều phương pháp khác : phương pháp nhiệt (bốc dung môi) có hay không thu hồi dung môi bay phương pháp lạnh (kết tinh dung môi dạng rắn) thẩm thấu nghòch Mỗi phương pháp có đặc trưng riêng việc giải toán công nghệ Tuy nói, phương pháp cô đặc lạnh giải pháp thích hợp cho việc cô đặc dung dòch mà thành phần chúng dễ bò biến đổi tác dụng nhiệt độ Đó dung dòch nước ép trái giàu sinh tố, trà, rượu … Bảng - So sánh hàm lượng lại số chất thơm sản phẩm cô đặc hai phương pháp theo Grenco ([7],bảng 11-1,trang 222) Chất thơm Nước ép ban đầu (130Bx) Tổng hàm lượng Axetaldehyt Axetat etyl SVTH : Ngô Lâm Tuấn Anh 100 100 100 Tỉ lệ hàm lượng lại sau cô đặc (%) Bằng kết tinh Bằng bốc có gia (đến 45-50 Bx) nhiệt (đến 600Bx) 91.4 0.05 37.5 0.05 30 0.05 http://www.ebook.edu.vn Trang Đồ án môn học Quá trình & Thiết bò - Thiết kế thiết bò cô đặc nước cam phương pháp lạnh Ethanol Butylat etyl limonen SVTH : Ngô Lâm Tuấn Anh 100 100 100 64 94 100 http://www.ebook.edu.vn 0.05 0.05 0.05 Trang Đồ án môn học Quá trình & Thiết bò - Thiết kế thiết bò cô đặc nước cam phương pháp lạnh II.2 Sơ đồ quy trình công nghệ Hình – Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất nước cam cô đặc II.2 Thuyết minh Chọn lựa phân loại Nguyên liệu cam lựa chọn nhằm loại trừ không đạt tiêu chuẩn sâu bệnh, men mốc, thối hỏng… cho chế biến nước cam cô đặc Sau chọn lựa chọn, ta tiến hành phân loại nhằm phân chia thành nguyên liệu đồng kích thước, hình dáng, màu sắc độ chín… Rửa Rửa tiến hành trước sau phân loại nhằm loại trừ tạp chất học đất, cát bụi làm giảm lượng vi sinh vật vỏ nguyên liệu Yêu cầu trình rửa SVTH : Ngô Lâm Tuấn Anh http://www.ebook.edu.vn Trang Đồ án môn học Quá trình & Thiết bò - Thiết kế thiết bò cô đặc nước cam phương pháp lạnh sau rửa không bò dập nát, chất dinh dưỡng không bò tổn thất, thời gian rửa ngắn tốn nước Nước rửa nước dùng công nghệ chế biến (chần, nấu, pha chế…) phải nước ăn, đảm bảo tiêu Vệ sinh dòch tễ (Bộ Y tế) quy đònh Nước rửa sử dụng tận dụng từ lượng nước sau rửa tinh thể nước đá cuối trình cô đặc Ép Nguyên lý : ép phương pháp chủ yếu để tách dòch bào khỏi nguyên liệu Trong trình ép hiệu suất ép tiêu quan trọng Hiệu suất ép phụ thuộc vào nhiều yếu tố : phẩm chất nguyên liệu, phương pháp sơ chế, cấu tạo, chiều dày, độ lớp nguyên liệu ép áp suất ép Dòch bào chứa không bào bò bao bọc bới chất nguyên sinh Chất nguyên sinh có tính bán thấm, ngăn cản tiết dòch bào Vì vậy, muốn cao hiệu suất ép phải làm giảm tính bán thấm chất nguyên sinh cách làm biến tính chất nguyên sinh hay làm chết tế bào Thông thường người ta sử dụng phương pháp sau : đun nóng, sử dụng nấm men chứa hỗn hợp pectinase, protease dùng dòng điện… Thiết bò ép : sử dụng thiết bò ép liên tục hãng FMC Food Technology Hình – Máy ép cam hãng FMC Food Tech Cấu tạo máy Máy có từ đến cặp chén ép (tùy suất máy) Vd: máy có cặp chén ép ép 350 – 500 trái/ phút) Chén cố đònh, chén chuyển động lên xuống Ở chén có lỗ tròn, cạnh sắc để tạo nên lỗ cắt đường kính inch phần trái cam Dòch bên thoát qua lỗ trình ép Ống lọc thô (Prefinisher tube): tách phần thòt có kích thước lớn khỏi dòch Ống góp (Juice manifold): thu nhận dòch Piston (Orifice tube): tạo áp suất bên ống lọc để đẩy dòch ngoài, đầu ống đóng mở có tác dụng thu nhận thải bỏ phần tử lớn bên ống lọc SVTH : Ngô Lâm Tuấn Anh http://www.ebook.edu.vn Trang Đồ án môn học Quá trình & Thiết bò - Thiết kế thiết bò cô đặc nước cam phương pháp lạnh Nguyên lý hoạt động Giai đoạn cắt : chén phía di chuyển xuống, tạo lực nén cắt hai đầu cam Giai đoạn ép : phần trục chén tiếp tục di chuyển xuống phía dưới, áp lực tăng, đẩy phần dòch bên ra, vào ống lọc thô Phần vỏ thoát khỏi chén thông qua khe hở dao cắt khung chén Giai đoạn kết thúc : orifice tube chuyển động lên phía tạo áp lực bên ống lọc thô, dòch phần thòt ép Lc thô Sau ép, phần dòch thòt có kích thước nhỏ lỗ lọc ống lọc thô đẩy chảy vào ống góp phía Nước dẫn qua thiết bò Phần bã nằm bên ống lọc hút thông qua lỗ (đóng mở được) orifice tube Phần lõi vỏ có chứa nhiều tinh dầu cam Trong trình ép thoát chén ép, phần vỏ bò tổn thương, tinh dầu tập trung bề mặt vỏ Ở gần cuối máy có phận phun nước có tác dụng rửa trôi tinh dầu, tạo thành hệ nhũ tương chảy Phần nhũ tương qua thiết bò lọc để tách cặn, sau li tâm để tách dầu khỏi nước Phần dầu tiếp tục tinh chế phần nước tiếp tục sử dụng làm nước rửa tinh dầu Gia nhiệt Tiến hành gia nhiệt dòch ép thiết bò gia nhiệt dạng ống chùm hay ống lồng ống Mục đích trình gia nhiệt làm kết tủa thành phần không tan dòch làm ảnh hưởng đến tính chất cảm quan sản phẩm Các thành phần bao gồm protid, chất đắng… Nhiệt độ làm protid bò biến tính tạo tủa Kết tủa lắng xuống đáy bồn kéo theo hợp chất gây vò đắng Quá trình góp phần làm cho dung dòch có độ đồng cao Có thể bổ sung chất trợ lắng để tăng hiệu trình Lưu ý cần gia nhiệt thật nhanh nhiệt độ 70-75oC từ 5-10 phút để tránh tổn thất chất khô Ly tâm Quá trình ly tâm nhằm mục đích tách bã chất chất keo kết tủa sau trình gia nhiệt làm cho dòch đem cô đặc có độ đồng cao loại bỏ ảnh hưởng xấu sản phẩm cô đặc sau Cô đặc Nguyên tắc : giảm nhiệt độ dung dòch nước cam chưa bão hoà xuống nhiệt độ đóng băng dung môi (nước) đóng băng trước, chất hoà tan (đường, acid, cấu tử hương…) dạng dung dòch Tách pha rắn khỏi pha lỏng cách ly tâm kết hợp với dao cạo nước đá, dòch thu nước cam cô đặc Nhiệt độ cô đặc đưa xuống khoảng -10oC ÷ -15oC Để đảm bảo hiệu suất cô đặc cao ta tiến hành cô đặc nhiều cấp So với phương pháp bốc phương pháp lạnh đông có tổn thất chất hoà tan nhiều sản phẩm có chất lượng cao, giữ nhiều chất dinh dưỡng đặc biệt tính chất cảm quan đặc trưng nước mà phương pháp bốc Mặt khác để sản phẩm đạt nồng độ cao cô kết hợp hai phương pháp : lúc đầu cô đặc chân không, sau làm lạnh đông tiếp tục đến nồng độ chất khô cần thiết SVTH : Ngô Lâm Tuấn Anh http://www.ebook.edu.vn Trang Đồ án môn học Quá trình & Thiết bò - Thiết kế thiết bò cô đặc nước cam phương pháp lạnh Rót chai, ghép nắp Nước cam trình bảo quản tồn trữ hương vò giảm sút rõ rệt Để hạn chế tình trạng này, người ta dùng chai thủy tinh màu bảo quản nhiệt độ 0-5oC Sau rót xong cần phải ghép nắp, trình ghép kín nhằm cách li hoàn toàn với môi trường không khí vi sinh vật gây hư hỏng, làm giảm phẩm chất sản phẩm Mặt khác nắp chai phải ghép thật kín thật nhằm mục đích đảm bảo trình trùng không bò bật nắp hay hở mối ghép Thanh trùng Thanh trùng trình quan trọng có tính chất đònh tới khả bảo quản chất lượng sản phẩm Quá trình trùng nhằm tiêu diệt hoàn toàn hay ức chế vi sinh vật gây hư hỏng nha bào chúng Yêu cầu kỹ thuật trùng vừa đảm bảo tiêu diệt vi sinh vật có hại lại đến mức độ phát triển để làm hỏng đồ hộp làm hại sức khoẻ người tiêu dùng, lại vừa đảm bảo cho đồ hộp có chất lượng tốt giá trò cảm quan dinh dưỡng Bảo quản Mục đích trình bảo quản nhằm theo dõi ổn đònh sản phẩm, sớm phát đồ hộp bò hư hỏng Thời gian ổn đònh nước 15 ngày Tiến hành bảo quản cách lấy riêng 1% số lượng đóng chai, bảo quản phong kiểm tra nhiệt độ 37oC để phát hoạt độïng số vi sinh vật có hại (phương pháp bảo ôn sản phẩm) Hoàn thiện sản phẩm Đây khâu cuối quy trình sản xuất Các chai đóng gói, dán nhãn xuất xưởng Sản phẩm phân phối thò trường đến tay người tiêu dùng SVTH : Ngô Lâm Tuấn Anh http://www.ebook.edu.vn Trang 10 Đồ án môn học Quá trình & Thiết bò - Thiết kế thiết bò cô đặc nước cam phương pháp lạnh PHẦN TÍNH TOÁN CƠ KHÍ CÁNH KHUẤY – CHÂN ĐỢ – MẶT BÍCH I TÍNH THIẾT BỊ KHUẤY I.1 Công suất khuấy Chuẩn số Rek : Rek1 = 205433,4 Rek2 = 52945 Công suất khuấy tính cho cánh khuấy : ([22],3.47b,tr.138) Nk = KN.ρ.n3.dk5 Trong : KN : chuẩn số công suất suất khuấy - KN1 = 0,3; KN2 = 0,5 ρ : khối lượng riêng dung dòch – ρ1 = 1041,5 kg/m3; ρ2 = 1115,5 kg/m3 n : số vòng quay 1/s; n1 = 0,8 vg/s; n2 = 0,3 vg/s dk : đường kính cánh khuấy kết hợp với dao cạo đá; dk1 = dk2 = 1198 mm Ở thiết bò kết tinh : Nk1 = 0,3.1041,5.0,83.1,1985 = 394,8W Ở thiết bò kết tinh : Nk2 = 0,5.1115,5.0,33.1,1985 = 37,16 W Công suất khuấy gạt đá động : lấy Nđc = 10.Nk Ở thiết bò kết tinh : Nđc = 3,948 kW Ở thiết bò kết tinh : Nđc = 0,372 kW I.2 Kích thước trục khuấy Tính momen xoắn : Mx = 9,55.10 5.N dc n Trong : Nđc : công suất động cơ, kW; n : số vòng quay cánh khuấy, vg/ph 9,55.10 5.3,948 Thiết bò kết tinh 1: Mx1 = = 78548,8 Nm 0,8.60 Thiết bò kết tinh : Mx2 = 19736,7 Nm Momen uốn : Mu = Mx N c N f SVTH : Ngô Lâm Tuấn Anh http://www.ebook.edu.vn Trang 42 Đồ án môn học Quá trình & Thiết bò - Thiết kế thiết bò cô đặc nước cam phương pháp lạnh Trong : Mx momen xoắn, Nm; Nc : tổng số cánh; chọn Nc = cánh Nf = 0,8 rk = 0,4dk Khi : Ở thiết bò kết tinh : Mu1 = 81958,3 Nm Ở thiết bò kết tinh : Mu2 = 20593,4 Nm Momen tương đương : Mtđ = Suy : M u2 + 0,75M x2 Mtđ1 = 81958,3 + 0,75.78548,8 = 106511 Nm Mtđ2 = 20593,4 + 0,75.19736,7 = 26762,7 Nm Đường kính trục khuấy : Chọn vật liệu chế tạo trục khuấy thép không gỉ Điều kiện bền cho trục khuấy chòu uốn xoắn đồng thời : [σ] ≥ M td => d ≥ 0,1.d (1 − η ) 3 M td 0,1.(1 − η ).[σ ] Trong : η = dtr/dng : tỷ số đường kính trục khuấy, mm Chọn η = [σ] = 140.10 N/m2 Khi : Tại thiết bò kết tinh : d1 ≥ 106511 = 0,21 m 0,1.(1 − 0.667 ).140.10 Chọn đường kính 0,21 m đường kính 0,14 m Tại thiết bò kết tinh : d2 ≥ 26762,7 = 0,134 m 0,1.(1 − 0.667 ).140.10 Chọn đường kính 0,15 m đường kính 0,1 m Chiều dài trục khuấy chiều cao tính từ phần phía bề mặt truyền nhiệt đến nắp thiết bò Chọn L = 2,5 – 0,35 = 2,15 m Bề dày cánh khuấy chọn mm II TÍNH CHÂN ĐỢ VÀ BÍCH NỐI CHO THIẾT BỊ II.1 Tính tải trọng thiết bò Tải trọng thiết bò tính dựa điều kiện vận hành thiết bò Bao gồm : Khối lượng thiết bò : Mtb = Mthân + Mđáy + M nắp + Mvỏ Mthân = π.DT.H.S.ρthép = 3,14.1,2.1,8.0,01.7900 = 535,81 kg Mđáy = Mnắp = 1,01.137 = 138,4 kg SVTH : Ngô Lâm Tuấn Anh http://www.ebook.edu.vn Trang 43 Đồ án môn học Quá trình & Thiết bò - Thiết kế thiết bò cô đặc nước cam phương pháp lạnh Mvỏ = π.Dng.Hv.S.ρthép = 3,14.1300.1,739.0,005.7900 = 280,4 kg => Mtb = 535,81 + 138,4.2 + 280,4 = 1093,01 kg Khối lượng dung dòch tính theo thùng (vì để đảm bảo an toàn ta chọn dung dòch có khối lượng riêng lớn hơn) Mdd = Vdd.ρdd = 2,08.1089 = 2265,12 kg Khối lượng trục khuấy, động phần khác thiết bò lấy 5% khối lượng thiết bò Tải trọng toàn thiết bò M = 1,1.(Mtb + Mdd) = 1,1.(1093,01 + 2265,12) = 3693,95 kg II.2 Tính chọn chân đỡ thiết bò Chọn số chân đỡ => Tải trọng tác dụng lên chân 923,5 kg ≈ 0,91.104 N Chọn chân đỡ loại IV kiểu chân II – 1,0 (theo [3],tr436) Vật liệu chế tạo chân thép CT3 Các thông số kỹ thuật : ([3],bảng XIII.35,tr.437) Bề mặt đỡ : 0,32 m2 Tải trọng cho phép chân : G = 1.104 N L = 210 mm B1 = 180 mm H = 300 B = 150 mm B2 = 245 mm h = 160 mm s = 14 mm l = 75 mm d = 23 mm DT/A = 1200/420 mm II.3 Tính chọn mặt bích Chọn bích liền thép kiểu {[3],tập 2,bảng XIII.27,tr417) để nối đáy nắp thiết bò với thân Các thông số kích thước Kích thước nối : D = 1340 mm; Db = 1290 mm; DT = 1260 mm; Do = 1213 mm Bulông : db = M20 mm; Z = 32 mm Kiểu bích (1) : h = 25 mm SVTH : Ngô Lâm Tuấn Anh http://www.ebook.edu.vn Trang 44 Đồ án môn học Quá trình & Thiết bò - Thiết kế thiết bò cô đặc nước cam phương pháp lạnh PHẦN TÍNH TOÁN ĐƯỜNG ỐNG CHỌN THIẾT BỊ PHỤ I TÍNH TOÁN ĐƯỜNG ỐNG DẪN DỊCH I.1 Tính chọn ống nhập liệu tháo liệu Ống nhập liệu Vì quy trình sản xuất theo phương pháp gián đoạn nên không quan tâm đến việc cấp nguyên liệu liên tục vào bồn kết tinh mà tính toán để chọn đường ống dựa sở tính kinh tế đảm bảo cho thời gian nhập liệu phù hợp không làm ảnh hưởng tới chu trình sản xuất nhà máy Thời gian nhập liệu cần thiết 30 phút Thể tích chứa thùng kết tinh : Vdd = 2,08 m3 Lưu lượng nhập liệu : G1 = 2,08.1037 = 1,2 kg/s 30.60 G2 = 2,08.1089 = 1,26 kg/s 30.60 Chọn vận tốc dòng chảy : m/s Đường kính ống dẫn cần thiết : Thiết bò kết tinh : d1 = 4.G1 = 0,03839 m ρ dd π ϖ => chọn đường kính di = 40 mm; đường kính = 45 mm (theo tiêu chuẩn ống thép sử dụng cho ống nước) => Tính lại vận tốc dòng chảy ω1 = 0,875 m/s Thiết bò kết tinh : d2 = 4.G1 = 0,03839 m ρ dd π ϖ => chọn đường kính di = 40 mm; đường kính = 45 mm => Vận tốc dòng chảy : ω2 = 0,877 m/s Ống tháo liệu Ống tháo liệu cần đủ lớn để tháo toàn sản phẩm khỏi thùng kết tinh trình tháo liệu phải nhanh để tinh thể kết tinh không bò kết thành khối gây cản trở cho trình tháo liệu SVTH : Ngô Lâm Tuấn Anh http://www.ebook.edu.vn Trang 45 Đồ án môn học Quá trình & Thiết bò - Thiết kế thiết bò cô đặc nước cam phương pháp lạnh Chọn ống tháo liệu có kích thước : Di = 100 mm ; Do = 108 mm I.2 Chọn bơm I.2.1 Bơm dòch ép từ bồn cao vò lên thùng kết tinh Dung dòch sau làm lạnh sơ chứa bồn cao vò, sau bơm vào thùng kết tinh 1, sau chất lỏng tiếp tục bơm vào thùng kết tinh Vò trí bồn cao vò đặt vò trí cho mực chất lỏng bồn cách mực chất lỏng thùng 2,5 m Chọn loại bơm ly tâm để bơm dòch ép ban đầu Vì nồng độ dòch ép ban đầu 10% nên ta chọn bơm loại bơm nước Tổng số bơm bơm cho thùng kết tinh 1, bơm cho thùng kết tinh Lưu lượng bơm vào thùng : G1=1,2.3600/1037 = 4,17m3/h; G2=1,26.3600/1089 = 4,165 m3/h Tính cột áp cho bơm Chuẩn số Re : Re1 = Trong : ρ ω.d = 20800; Re2 = 10293 μ ω : vận tốc dòng chảy, m/s; ω1 ≈ ω2 = 0,876 m/s; D : Đường kính ống dẫn liệu, m; d1 = d2 = 0,041 m; ρ, μ : khối lượng riêng độ nhớt dòch nhập liệu; tra bảng Hệ số tổn thất theo chiều dài ống chế độ chảy rối λ1 = = 0,0259; (1,82 lg Re1 − 1,64) λ2 = = 0,0312; (1,82 lg Re − 1,64) Hệ số tổn thất cục (ống dẫn gồm cút 90o, van) Σξ = 4.0,5 + 4,9 = 6,9 Cột áp bơm : H = ΔZ + Trong : v − v12 ΔP ⎛ L ⎞v + + ⎜ λ + ∑ξ ⎟ ρ g ρg ⎝ d ⎠ 2g ΔZ1 = 2,5 m; L = 6,5 m; v1 = v2; ΔZ2 = m; L = m; v1 = v2; H1 = 2,5 + + + (0,0259 6,5 0,875 + 6,9) = 2,93 mH2O 0,041 2.9,81 0,877 + 6,9) = 3,45 mH2O H2 = + + + (0,0312 2.9,81 0,041 Chọn bơm li tâm (chế tạo Nga) mã hiệu 1,5K-6b ([21,bảng 10-6,tr.349) Năng suất : 9,4 m3/s; Cột áp : 1,16 bar ≈ 11,8 mH2O; SVTH : Ngô Lâm Tuấn Anh http://www.ebook.edu.vn Trang 46 Đồ án môn học Quá trình & Thiết bò - Thiết kế thiết bò cô đặc nước cam phương pháp lạnh Hiệu suất η = 49%; Công suất trục N = 0,6 kW) Tổng số bơm cần 10 bơm I.2.2 Bơm dòch ép lên bồn cao vò Số thùng cao vò chọn : thùng Thể tích thùng : V = 7.2,08 = 4,85 m3 Kích thước bồn cao vò : Bồn hình trụ, đáy nón : Chọn H = 1800 m; h = 300 mm ΠD ΠD −3 V= 1800 × 10 + × 300 × 10 −3 = 4,85 m3 => D = 1,8 m 4 300 1800 100 1800 Hình – Bồn chứa cao vò Thời gian cần thiết để bơm 30 phút => Năng suất bơm : Q = 4,85 = 9,7 m3/h 0,5 Chọn đường kính củaống dẫn di = 80,5mm; = 88,5 mm; Fi = 50,8.10-2 mm2 Vận tốc : ω = 0,53 m/s Chuẩn số Re = 0,53.0,0805.1037 = 24689,5 => λ = = 0,0248 −3 1,792.10 (1,82 lg Re− 1,64) Hệ số tổn thất cục : Σξ = Cột áp bơm : Giả sử chiều cao từ thiết bò trao đổi nhiệt làm lạnh sơ đến bồn chứa 4m, chiều dài ống m H = + + + (0,0248 0,53 + 6) = 4,11 mH2O 0,0805 2.9,81 Chọn bơm kiểu 1,5K-6a Số bơm bơm SVTH : Ngô Lâm Tuấn Anh http://www.ebook.edu.vn Trang 47 Đồ án môn học Quá trình & Thiết bò - Thiết kế thiết bò cô đặc nước cam phương pháp lạnh II TÍNH TOÁN ĐƯỜNG ỐNG CHO HỆ THỐNG LẠNH II.1 Tính toán đường ống dẫn Đường kính ống dẫn : di = 4.Vtt π ϖ di – đường kính ống dẫn, m; Vtt – Lưu lượng tác nhân lạnh NH3, m3/s ω - tốc độ dòng chảy ống, m/s; chọn ω =20m/s dựa vào bảng 10-1 ([17],tr345) Với hệ thống lạnh cho kết tinh : di1 = 4.0,09508 = 0,07782 m π 20 Với hệ thống lạnh cho kết tinh : di2 = 4.0,032 = 0,045 m π 20 Chọn ống thép tiêu chuẩn cho máy lạnh amoniac theo bảng 10-2 ([17],346) Di1 = 82mm; Da = 89 mm, Fi = 52,8.10-2 mm2; khối lượng m ống : 7,38 kg Di1 = 50mm; Da = 57 mm, Fi = 19,6.10-2 mm2; khối lượng m ống : 4,62 kg II.2 Tính toán ống dẫn lỏng Tính ống dẫn lỏng khỏi thiết bò ngưng tụ Khối lượng NH3 tổng : m1 = 0,2223 kg/s Khối lượng riêng NH3 lỏng dẫn từ thiết bò ngưng tụ :ρ = 579,5 kg/m3 m 0,2223 Lưu lượng thể tích lỏng qua thiết bò ngưng tụ : Vl = tt = = 3,84.10 − m3/s ρ 579,5 Chọn vận tốc lỏng : ωl = 1,5 m/s Đường kính ống dẫn lỏng : d = 4.Vl = π ω * 3,84.10 −4 = 0,018 m π *1,5 Chọn ống thép có : Di = 18 mm; Da = 22 mm; Fi = 2,53.10-2 mm2; Khối lượng m ống 0,986 kg Tính ống dẫn lỏng khỏi thiết bò ngưng tụ Khối lượng NH3 tổng : m1 = 0,0615 kg/s Khối lượng riêng NH3 lỏng dẫn từ thiết bò ngưng tụ : ρ = 579,5 kg/m3 m 0,0615 Lưu lượng thể tích lỏng qua thiết bò ngưng tụ : V2 = tt = = 1,06.10 − m3/s ρ 579,5 Chọn vận tốc lỏng : ω2 = 1,5 m/s Đường kính ống dẫn lỏng : d = 4.Vl = π ω * 1,06.10 −4 ≈ 0,01 m π *1,5 Chọn ống thép có : Di = 10 mm; Da = 14 mm; Fi = 1,54.10-2 mm2; Khối lượng m ống 0,789 kg Đường ống dẫn lỏng vào thiết bò kết tinh : SVTH : Ngô Lâm Tuấn Anh http://www.ebook.edu.vn Trang 48 Đồ án môn học Quá trình & Thiết bò - Thiết kế thiết bò cô đặc nước cam phương pháp lạnh Lưu lượng thể tích NH3 cho thùng kết tinh : V = 3,84.10-4 / = 5,48.10-5 m3/s Chọn vận tốc lỏng : ω = m/s Đường kính ống dẫn lỏng : d= 4.5,5.10−5 = 0,008 m π Chọn ống thép có : Di = 10 mm; Da = 14 mm; Fi =1,54.10-2 mm2; Khối lượng m ống 0,789 kg Đường ống dẫn lỏng vào thiết bò kết tinh : Lưu lượng thể tích NH3 cho thùng kết tinh : V = 1,06.10-4 / = 3,533.10-5 m3/s Chọn vận tốc lỏng : ω = m/s Đường kính ống dẫn lỏng : d= 4.3,533.10−5 = 0,0067 m π Chọn ống thép có : Di = 10 mm; Da = 14 mm; Fi =1,54.10-2 mm2; Khối lượng m ống 0,789 kg Tính lại vận tốc ω = 0,7 m/s SVTH : Ngô Lâm Tuấn Anh http://www.ebook.edu.vn Trang 49 Đồ án môn học Quá trình & Thiết bò - Thiết kế thiết bò cô đặc nước cam phương pháp lạnh PHẦN TÍNH TOÁN GIÁ THÀNH THIẾT BỊ CHÍNH I GIÁ THÀNH VẬT TƯ CHO MỘT THÙNG KẾT TINH I.1 Khối lượng thiết bò (xem phần tính tải trọng thiết bò, phần 6, II.1) Khối lượng thùng Mthùng = Mthân + Mđáy + Mnắp + Mvỏ = 1093,01 kg Khối lượng chi tiết phụ (cánh khuấy, trục khuấy, chân đỡ…) Trục : Mtrục = ( Π d 2ngoai − d 2trong ) L.ρ thép = π (0,212 − 0,14 ) 2,5.7900 = 379,84 kg Cánh khuấy : Mkhung = Mdao cạo + Mcánh + Mgân trợ lực Mdao cạo = 2.S.L.B.ρthép = 0,005.1,6.0,1.7900.2 = 12,6 kg Mcánh = 6.0,488.0,1.0,005.7900 = 11,6 kg (0,05 + 0,02).0,405 0,005.7900 = 3,4 kg Mgân trợ lực = => Mkhung = 12,6 + 11,6 + 3,4 = 27,6 kg Khối lượng chân đỡ Mchân đỡ ≈ 4.(S.L.B + 2.S.H.B + F.S’).ρ = 4.(0,014.0,21.0,15 +2 0,014.0,3.0,15 + 0,0211.0,01).7900 = 60,4 kg Thể tích vật liệu cách nhiệt : Vcách nhiệt = π (1,49 − 1,312 )*1,712 = 0,678(m ) I.2 Chi phí mua vật tư Bảng 13 – Tính chi phí mua vật liệu chế tạo thùng kết tinh Chi tiết Vật liệu chế tạo Đơn vò tính 10 VNĐ Thân X18H10T kg 50 535,8 26790 Đáy X18H10T kg 50 138,4 6920 Nắp X18H10T kg 50 138,4 6920 Vỏ CT3 kg 10 280,4 2804 X18H10T kg 50 379,8 18990 CT3 kg 50 60,4 3020 Bông thủy tinh m3 3000 0,678 2034 Trục khuấy, cánh khuấy Chân đỡ Lớp cách nhiệt SVTH : Ngô Lâm Tuấn Anh Đơn giá Khối lượng http://www.ebook.edu.vn Thành tiền, 103 VNĐ Trang 50 Đồ án môn học Quá trình & Thiết bò - Thiết kế thiết bò cô đặc nước cam phương pháp lạnh Tổng chi phí 67478 I.3 Giá thành thiết bò Tiền công chế tạo thiết kế thiết bò lấy 200% tiền vật tư Giá thành thùng = Tiền vật tư + Tiền thiết kế, chế tạo = x 67478 = 202,434 triệu đồng II GIÁ THÀNH HỆ THỐNG THIẾT BỊ (THIẾT BỊ CHÍNH & PHỤ) Bảng 14 – Tổng kết giá thành hệ thống thiết bò cô đặc kết tinh Đơn giá Thành tiền Tên thiết bò / chi tiết Thông số kỹ thuật Đơn vò tính Thùng kết tinh 1200mmx2500mm thùng 202.434 10 2.024.340 Bình ngưng tụ KTΓ-90 bình 200.000 200.000 Bình ngưng tụ KTΓ-20 bình 75.000 75.000 Máy nén N6WB 129.600 129.600 Máy nén N4WA 39.300 39.300 Tháp giải nhiệt FRK-90 192.000 192.000 Van tiết lưu - 50 10 500 Ống dẫn 80x3,5 mm m 15 10 150 Ống dẫn 50x3,5 mm m 15 10 150 10 Ống dẫn lỏng 20x2 mm m 20 10 200 11 Ống dẫn lỏng 10x2 mm m 15 26 390 12 Ống dẫn dòch vào 45/40 mm m 50 40 2.000 13 Ống dẫn dòch 108/100 mm m 10 15 150 14 Bơm li tâm 1,5K-6b 5.600 10 56.000 15 Bơm li tâm 1,5K-6a 8.400 25.200 16 Van Inox Φ 31 ÷ 50 mm 100 12 1.200 17 Cút thép φ 31 ÷ 50 mm 24 192 18 Bulông, ốc − 100 500 19 Ốc, vis − 40 200 20 Lưu lượng kế − 1.000 12 12.000 21 Nhiệt kế thủy ngân − 50 12 600 STT 10 đồng Số lượng Tổng chi phí Các chi phí phát sinh (lấy 10% tổng chi phí) Tổng giá thành hệ thống thiết bò 103 đồng 2.759.672 275.967 3.035.639 Vậy tổng giá thành dây chuyền cô đặc kết tinh ước tính : 3.035.639.000 đồng SVTH : Ngô Lâm Tuấn Anh http://www.ebook.edu.vn Trang 51 Đồ án môn học Quá trình & Thiết bò - Thiết kế thiết bò cô đặc nước cam phương pháp lạnh PHẦN KẾT LUẬN VÀ ĐÁNH GIÁ I ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT CỦA THIẾT BỊ I.1 Nguyên lý hoạt động hệ thống thiết bò (xem vẽ dây chuyền công nghệ) Thiết bò thực trình cô đặc dung dòch nước ép cam tươi phương pháp kết tinh dung môi với suất thành phẩm 5000 tấn/năm Thiết bò hoạt động gián đoạn theo giai đoạn sau : Giai đoạn làm lạnh sơ dòch ép ban đầu có nồng độ 10% chất khô : tiến hành dựa trình trao đổi nhiệt chuyển pha (1) nước đá (lấy từ trình kết tinh) với dòch ép ban đầu Giai đoạn cô đặc dòch ép thiết bò kết tinh cấp : đây, dòch ép làm lạnh đến nhiệt độ -5oC nhiệt độ mà nồng độ dung dòch sau kết tinh phần nước đá đạt 20% Thiết bò kết tinh dạng vỏ áo (4) có đường kính 1200 mm chiều cao 2,5 m làm lạnh tác nhân NH3 Sau đạt đến nồng độ cần thiết ta tiến hành tháo liệu hỗn hợp huyền phù dòch ép - tinh thể đá nhanh chóng đưa thiết bò ly tâm (5) nằm ngang thao bã tự động dao cạo Sau trình phân riêng, dòch ép bơm vào thiết bò kết tinh cấp (6) Giai đoạn cô đặc dòch ép thiết bò kết tinh cấp tiến hành tương tự trình kết tinh cấp Khi đó, dung dòch làm lạnh đến -10oC nồng độ 30% Bên cạnh đó, tinh thể đá sau tách rửa sơ chuyển nhanh đến trao đổi nhiệt để làm lạnh sơ dòch ban đầu Ngoài để phục vụ cho cấp kết tinh ta trang bò hệ thống máy lạnh cấp (mỗi hệ thống dùng cho cấp kết tinh) bao gồm máy nén lạnh (8) , bình ngưng tụ (9), bồn chứa cao áp (10) cho tác nhân lạnh NH3 bốc phía vỏ thiết bò I.2 Đánh giá hiệu hoạt động hệ thống thiết bò : Thiết bò hoạt động gián đoạn, trình thực đơn giản Thiết bò thiết kế đáp ứng suất thành phẩm đề (5000 tấn/năm) Hiệu suất cô đặc tương đối cao : 77,78% Tỷ lệ thất thoát chất khô theo nước rửa thấp : 3,76% (so với lượng chất khô ban đầu) SVTH : Ngô Lâm Tuấn Anh http://www.ebook.edu.vn Trang 52 Đồ án môn học Quá trình & Thiết bò - Thiết kế thiết bò cô đặc nước cam phương pháp lạnh Giá thành thiết bò 202,4 triệu đồng chấp nhận Tuy nhiên chi phí lượng cho thiết bò không nhỏ : 450,75 kW Và để đảm bảo suất đề ra, ta sử dụng hệ thống nhiều thiết bò dẫn đến chi phí đầu tư cho hệ thống cao II ĐÁNH GIÁ ƯU, NHƯC ĐIỂM VÀ HƯỚNG KHẮC PHỤC II.1 So sánh ưu nhược điểm so với phương pháp cô đặc bốc Cô đặc kết tinh dung môi có loạt ưu điểm so với phương pháp khác, đặc biệt sản phẩm bền nhiệt chứa nhiều chất thơm Ở nhiệt độ thấp, phản ứng sinh học hoá sinh diễn yếu, không đáng kể, số thành phần dinh dưỡng nhạy cảm dòch ép bò biến đổi Bên cạnh đó, cấu tử dễ bay cấu tử thơm đặc trưng bảo toàn nguyên vẹn Sản phẩm đạt chất lượng cao giá trò dinh dưỡng lẫn cảm quan Nước lấy từ kết tinh sử dụng vào chu trình sản xuất Tuy nhiên, việc cô đặc kết tinh dung môi có vài nhược điểm so với giải pháp cô đặc bốc hao hụt chất khô cao kèm với chi phí lượng sở vật chất cho trình cô đặc lớn Hệ thống thiết bò phức tạp, phụ thuộc nhiều vào điều kiện kinh tế (máy móc, thiết bò, mặt sản xuất, vốn đầu tư…) nhà sản xuất Nói tóm lại, ta phải thừa nhận hệ thống cô đặc kết tinh có chi phí đầu tư đầu tư sản xuất cao so với phương pháp bốc tăng tổn thất chất khô, làm tăng giá thành sản phẩm loại sản phẩm quý Vì việc tìm giải pháp công nghệ nhằm giảm thiểu nhược điểm cần thiết II.2 Một số giải pháp công nghệ để hạn chế nhược điểm phương pháp Để đạt suất cần thiết ta tiến hành trình cô đặc kết tinh liên tục Điều giúp giảm thiểu thời gian làm việc quy trình sản xuất, mà đồng thời giúp nhà sản xuất giảm chi phí đầu tư cho thiết bò, nhân công bảo trì hệ thống thiết bò Một giải pháp khác đặt để hạn chế tổn thất chất khô theo nước đá việc dùng sơ đồ kết tinh gồm cấp kết tinh sơ cấp dưỡng tinh kết hợp thiết bò kết tinh kiểu thùng có khuấy đảo Khi trình xảy điều kiện dung dòch vận chuyển khuấy đảo liên tục Quá trình gồm giai đoạn sau : Huyền phù (K1+M1) sau kết tinh sơ đưa vào thùng kết tinh – dưỡng tinh Tại đây, chúng khuấy đảo liên tục, tinh thể tăng trưởng kích thước Khi tinh thể đạt kích thước cần thiết (K2) đưa vào cột tách – lọc – rửa tinh thể đóng vai trò thiết bò phân riêng Khi đó, dung dòch có lẫn tinh thể có kích thước nhỏ tách riêng đưa hoà trộn với thùng chứa nước ép nguyên liệu ban đầu lại thiết bò kết tinh sơ bộ, tinh thể có kích thước lớn giữ lại rửa nước lạnh Nước đá tan chảy phần đưa vào trao đổi nhiệt để làm lạnh sơ dòch ép ban đầu (thiết bò tan chảy nước đá) Có thể thêm máy ly tâm để tách biệt dung dòch khỏi bề mặt nước đá để giảm hàm lượng chất tan tinh thể từ 4% đến 1% III KẾT LUẬN SVTH : Ngô Lâm Tuấn Anh http://www.ebook.edu.vn Trang 53 Đồ án môn học Quá trình & Thiết bò - Thiết kế thiết bò cô đặc nước cam phương pháp lạnh Sự phát triển kỹ thuật cô đặc kết tinh nước, hoàn thiện phương pháp kết tinh phân riêng hệ lỏng rắn, việc sử dụng trình kết tinh nhiều bậc kết hợp với phương pháp tách nước khác làm cho chất lượng sản phẩm ngày nâng cao mà giá thành sản xuất chấp nhận SVTH : Ngô Lâm Tuấn Anh http://www.ebook.edu.vn Trang 54 Đồ án môn học Quá trình & Thiết bò - Thiết kế thiết bò cô đặc nước cam phương pháp lạnh TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Tập thể Tác giả Bộ môn Máy Thiết bò – Khoa Công nghệ Hoá học Dầu khí – Trường Đại học Bách Khoa – Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh, “Tài liệu hướng dẫn Thiết kế Đồ n Môn học Quá trình & Thiết bò” [2] Phạm Văn Bôn – Nguyễn Đình Thọ, “Quá trình Thiết bò CNHH & TP – Tập : Quá trình Thiết bò Truyền nhiệt” Nhà xuất Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh [3] Tập thể Tác giả “Sổ tay Quá trình Thiết bò Công Nghệ Hoá Chất – Tập 1&2”, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Hà Nội, 2004 [4] Phạm Văn Bôn (Sưu tầm biên tập) “Sổ tay dẫn nhiệt không ổn đònh – Thông số nhiệt lý Thực phẩm Nguyên liệu” [5] Phạm Văn Bôn, “Quá trình Thiết bò Công nghệ Hoá học Thực phẩm – Tập 5, – Truyền Nhiệt không ổn đònh”, Nhà xuất Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh, 2004 [6] Phạm Văn Bôn, “Quá trình Thiết bò Công nghệ Hoá học Thực phẩm – Bài tập Truyền Nhiệt”, Nhà xuất Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh, 2004 [7] Trần Đức Ba, Phạm Văn Bôn, Trần Thu Hà, Hồ Đắc Lộc, Choumak I.G, Chepurhenco V.P., Parkhaladze E.G., “Công nghệ lạnh Nhiệt đới”, Nhà xuất Nông nghiệp, 1996 [8] Nguyễn Bin “Tính toán Quá trình & Thiết bò Công nghệ Hoá chất Thực phẩm – Tập 1&2” Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 2004 [9] Nguyễn Bin “Các Quá trình & Thiết bò Công nghệ Hoá chất Thực phẩm – Tập 1,2,3&4” Nhà xuất Khoa học Kỹ Thuật, Hà Nội [10] Đào Văn Lượng, “Nhiệt Động Hóa Học”, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 2002 [11] Hồ Lê Viên, “Thiết kế tính toán chi tiết thiết bò hoá chất”, Nhà xuất khoa học Kỹ thuật, 1978 [12] Trần Minh Tâm, “Các Quá trình Công nghệ Chế biến Nông sản Thực phẩm”, Nhà xuất nông nghiệp, 1998 [13] Nguyễn Văn Tiếp, Quách Đình, Ngô Mỹ Văn, “Kỹ thuật sản xuất đồ hộp, rau quả”, Nhà xuất Thanh Niên, 2000 [14] Nguyễn Đức Lợi, Phạm Văn Tùy, “Môi chất lạnh – Tính chất vật lý, an toàn, nhiệt động, bảng đồ thò môi chất lạnh chất tải lạnh”, Nhà xuất Giáo Dục, 1998 [15] Đinh Văn Thuận, Võ Chí Chính, “Hệ Thống Máy Thiết Bò Lạnh”, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật”, 2006 [16] Tập thể tác giả, Bộ môn Máy Thiết bò Trường Đại học Bách Khoa – Đại học Quốc gia Tp.HCM, “Bảng tra cứu – Quá trình Cơ học – Truyền nhiệt – Truyền khối”, Nhà xuất Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh, 2004 [17] Nguyễn Đức Lợi, “Hướng dẫn tính toán hệ thống lạnh”, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật”, 2005 SVTH : Ngô Lâm Tuấn Anh http://www.ebook.edu.vn Trang 55 Đồ án môn học Quá trình & Thiết bò - Thiết kế thiết bò cô đặc nước cam phương pháp lạnh [18] Hồ Lê Viên, “Cơ sở tính toán máy hoá chất thực phẩm”, Đại học Bách khoa Hà Nội, 1997 [19] Trần Hùng Dũng, Nguyễn Văn Lục, Vũ Bá Minh, Hoàng Minh Nam, “Các trình thiết bò Công nghệ Hoá chất Thực phẩm – Tập : Các trình Cơ học – Quyển : Phân riêng khí động, lực ly tâm, bơm quạt, máy nén, tính hệ thống đường ống”, Nhà xuất Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh, 2005 [20] Bộ Y tế – Viện Dinh dưỡng, “Bảng nhu cầu Dinh dưỡng khuyến nghò cho người Việt Nam”, Nhà xuất Y học, 2005 [21] Nguyễn Văn Lụa, “Các trình thiết bò công nghệ hoá học thực phẩm, Tập - Các trình thiết bò học, Quyển : Khuấy - Lắng Lọc”, Nhà xuất Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh, 2005 SVTH : Ngô Lâm Tuấn Anh http://www.ebook.edu.vn Trang 56 [...]... Quá trình & Thiết bò - Thiết kế thiết bò cô đặc nước cam bằng phương pháp lạnh SVTH : Ngô Lâm Tuấn Anh http://www.ebook.edu.vn Trang 21 Đồ án môn học Quá trình & Thiết bò - Thiết kế thiết bò cô đặc nước cam bằng phương pháp lạnh PHẦN 4 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THIẾT BỊ KẾT TINH VÀ CHỌN THIẾT BỊ LỌC, RỬA I THIẾT BỊ KẾT TINH I.1 Giới thiệu Thiết bò cô đặc kết tinh là thiết bò thân hình trụ đứng, dạng vỏ áo,...Đồ án môn học Quá trình & Thiết bò - Thiết kế thiết bò cô đặc nước cam bằng phương pháp lạnh PHẦN 2 TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT CHO THIẾT BỊ KẾT TINH I TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT CHO QUY TRÌNH I.1 Sơ đồ quy trình cô đặc Hình 4 - Sơ đồ quy trình công nghệ cô đặc kết tinh 2 cấp I.2 Đặt vấn đề Tính toán cân bằng vật chất cho 1kg nhập liệu (vào nồi cô đặc) với nồng độ chất khô ban đầu là x = 10%... suất thiết bò cô đặc: Nếu tổn thất sau quá trình thanh trùng và rót chai là 1% Gc = 1041,7/0,99 = 1052,2 kg/h II.3 Năng suất nhập liệu vào thiết bò cô đặc SVTH : Ngô Lâm Tuấn Anh http://www.ebook.edu.vn Trang 15 Đồ án môn học Quá trình & Thiết bò - Thiết kế thiết bò cô đặc nước cam bằng phương pháp lạnh Tỷ lệ dòch cô thu được so với dòch đầu là 0,286 Gđ = 1052,2/0,286 = 3679,1 kg/h II.4 Khối lượng nước. .. liên kết nên A = 3,58.10-8 Hệ số dẫn nhiệt của tinh thể nước đá : [3, I.128, 132] λđá1 (-2oC) = 2,532 W/mK λđá2 (-5oC) = 2,566 W/mK I.4 Nhiệt kết tinh của nước đá Nhiệt kết tinh trung bình của nước (ở 0oC) là 1434,6 cal/mol = 333608,3 J/kg ([10],23) SVTH : Ngô Lâm Tuấn Anh http://www.ebook.edu.vn Trang 18 Đồ án môn học Quá trình & Thiết bò - Thiết kế thiết bò cô đặc nước cam bằng phương pháp lạnh Bảng... - lọc tinh 0.5% 3697.6 3679.1 8 Cô đặc 71.4% 3679.1 1052.2 9 Rót chai, đóng nắp, thanh trùng, bảo quản 1.0% 1052.2 1041.7 0.0% 1041.7 1041.7 12 Bảo quản 1041.7 13 Thành phẩm SVTH : Ngô Lâm Tuấn Anh http://www.ebook.edu.vn Trang 17 Đồ án môn học Quá trình & Thiết bò - Thiết kế thiết bò cô đặc nước cam bằng phương pháp lạnh PHẦN 3 TÍNH CÂN BẰNG NĂNG LƯNG CHO THIẾT BỊ KẾT TINH I CÁC THÔNG SỐ CẦN TÍNH... 0.0024 0.3 6 Thiết bò rửa Tinh thể đá K3 0.6402 0 Nước rửa M3 0.4268 0 Nước tích lại ΔM3 0.000464 0 Nươc thu hồi M'3 0.5081 0.0074 SVTH : Ngô Lâm Tuấn Anh http://www.ebook.edu.vn Trang 16 Đồ án môn học Quá trình & Thiết bò - Thiết kế thiết bò cô đặc nước cam bằng phương pháp lạnh 7 Sản phẩm Dòch cô đặc Gc 0.2860 0.3 Bảng 7 – Tổng kết cân bằng vật chất cho cả quy trình sản xuất Tổn hao (%) Quá trình Đầu... đồ kết tinh của nước cam nên ta có thể chọn giản đồ kết tinh của nước táo làm cơ sở để xác đònh nhiệt độ kết tinh của nước cam theo nồng độ (vì thành phần hoá học nước táo gần với thành phần hoá học của nước cam) Trong thực tế, lượng chất khô trong dòch nước cam là hỗn hợp phức tạp nhiều cấu tử nhưng để đơn giản ta xem dòch nước cam ép là hỗn hợp hai cấu tử tan lẫn gồm nước và chất khô tan trong nước. .. do tác nhân lạnh (ở nhiệt độ sôi là -10oC) tác động lên thân thiết bò là PN = PsôiNH3 = 2,9075 at = 0,29075 N/mm2 p suất tác động lên thân thiết bò là SVTH : Ngô Lâm Tuấn Anh http://www.ebook.edu.vn Trang 23 Đồ án môn học Quá trình & Thiết bò - Thiết kế thiết bò cô đặc nước cam bằng phương pháp lạnh P = PN – PT = 0,19075 N/mm2 => Thiết bò chòu áp suất ngoài Vậy áp suất tính toán cho thân thiết bò được... 9,03% 7,18 + 6,56 I.3.3 Tính toán bề mặt truyền nhiệt cho thiết bò kết tinh 2 SVTH : Ngô Lâm Tuấn Anh http://www.ebook.edu.vn Trang 30 Đồ án môn học Quá trình & Thiết bò - Thiết kế thiết bò cô đặc nước cam bằng phương pháp lạnh I.3.3.1 Tính hệ số toả nhiệt phía dung dòch α1 Tương tự như ở thiết bò kết tinh 1, chuẩn số Nu cũng được xác đònh theo công thức : Nu = 0.36.Re0.67 Pr 0.33 ( μ 1.4 d k ) μw D... khó thay vải lọc II.2 Thiết bò rửa tinh thể SVTH : Ngô Lâm Tuấn Anh http://www.ebook.edu.vn Trang 33 Đồ án môn học Quá trình & Thiết bò - Thiết kế thiết bò cô đặc nước cam bằng phương pháp lạnh Mục đích sử dụng : thiết bò rửa được sử dụng với mục đích chính là thu hồi lượng chất khô và làm sạch nước đá tinh khiết để sử dụng trong việc làm lạnh sơ bộ dòch ép đầu Tuy nhiên, qua cân bằng vật chất ta nhận