thiết lập mặt bằng chính của nhà máy rau quả dứa

Hiện nay, các sản phẩm chế biến từ dứa như dứa nước đường, nước dứa, nước dứa cô đặc, mứt dứa . . . đang là những mặt hàng xuất khẩu đem lại nguồn thu lớn cho đất nớc ta. Trên cơ sở đó nhóm em thiết kế xây dựng nhà máy đồ hộp rau quả với dây chuyền : Dứa nước đường : năng suất 3000 tấn sản phẩm năm

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM

KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

MÔN HỌC: THIẾT KẾ NHÀ MẤY VÀ CÔNG

NGHỆ THỰC PHẨM

ĐỀ TÀI: THIẾT LẬP MẶT BẰNG PHÂN XƯỞNG CHÍNH

CỦA NHÀ MÁY RAU QUẢ

Hồ Chí Minh, ngày 17 tháng 6 năm 2013

Mở đầu

Rau quả là một trong những thức ăn cần thiết cung cấp các chất dinh dưỡng phongphú cho con người Trong rau quả có chứa các vitamin mà con người không thể tự tổnghợp được như vitamin A, C, B1, PP , các nguyên tố khoáng, các protit, gluxit Nhiềunghiên cứu khoa học đã cho thấy rằng các chất xơ có trong thành phần rau quả rất quantrọng đối với cơ thể người, nó giúp cho việc phân giải các độc tố phát sinh trong quá trìnhtiêu hoá và hỗ trợ cho quá trình tiêu hoá thức ăn Ngoài ra có nghiên cứu còn cho thấyngười ăn nhiều rau quả có khả năng chống nhiễm xạ cao hơn người ăn ít rau quả

Việt Nam là một nước nhiệt đới gió mùa ẩm được thiên nhiên ưu đãi nhiều loại rauquả đặc sản Ngoài ra, khu vực phía Bắc và một số vùng cao nguyên với khí hậu lạnh vềmùa đông còn có thể phát triển đợc nhiều loại cây ôn đới Chính vì vậy, các loại rau quả

ở nước ta đều rất phong phú trong cả bốn mùa Ngày nay, khi khoa học phát triển, chúng

ta không chỉ sử dụng rau quả theo mùa mà còn có thể chế biến thành nhiều loại sản phẩmkhác nhau, dự trữ để sử dụng quanh năm Để bảo quản và chế biến các loại rau quả, Nhànước ta đã cho xây dựng nhiều nhà máy, xí nghiệp chế biến như các nhà máy chế biếnrau quả Tương Mai, Tam Dương, Nam Định vào những năm 50 - 60 và các nhà máychế biến rau quả ở Đồng Giao, Thủ Đức, Biên Hoà, Hải Phòng vào những năm gầnđây Các nhà máy này chế biến các sản phẩm mà nguyên liệu chủ yếu là các loại nôngsản trong nước như dứa, xoài, cam, da chuột, cà chua, nhãn Các sản phẩm rau quả chếbiến này không chỉ đợc tiêu thụ trong nớc mà còn là nguồn hàng xuất khẩu đem lại hiệuquả kinh tế cao, được thị trường thế giới ưa chuộng

Trong các loại rau quả nói trên chúng ta phải kể đến loại quả đặc trưng cho vùngkhí hậu nhiệt đới, đó là quả dứa Hiện nay, các sản phẩm chế biến từ dứa như dứa nướcđường, nước dứa, nước dứa cô đặc, mứt dứa đang là những mặt hàng xuất khẩu đemlại nguồn thu lớn cho đất nớc ta Trên cơ sở đó nhóm em thiết kế xây dựng nhà máy đồhộp rau quả với dây chuyền : Dứa nước đường : năng suất 3000 tấn sản phẩm / năm

A/- Quy trình công nghệ:

I/- Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất dứa n ước đ ường:

Nguyên liệu Chọn, phân loại

Bẻ hoa, cuốngRửaCắt hai đầuĐột lõiGọt vỏSửa mắtThái khoanhCắt miếngRửa lạiChầnVào hộpRót nước đườngGhép nắpThanh trùng

B/- Tính công nghệ :

I/- kế hoạch sản xuất:

1 Biểu đồ thu nhận nguyên liệu :

Ở nước ta dứa cho thu hoạch vụ hè từ tháng 5 đến tháng 8, tập trung chủ yếu vàotháng 6 và tháng 7 Thời gian thu nhận nguyên liệu cho sản xuất được thể hiện ở biểu đồsau :

Bảng 7: Biểu đồ thu nhận nguyên liệu

2/- Lịch sản xuất :

2.1 Phân bố sản l ượng :

Dựa trên biểu đồ thu nhận nguyên liệu và năng suất của dây chuyền cần thiết kế ta phân

bố sản lượng sản phẩm cần sản xuất hàng tháng như sau :

Bảng 8: Biểu đồ phân bố sản lượng ( tấn sản phẩm / tháng )

Bảng 9: Kế hoạch sản xuất hàng tháng

nước

đường

2.3 Tính năng suất dây chuyền sản xuất :

Thời gian làm việc của mỗi ca là 8 tiếng, tuy nhiên trên thực tế mỗi ca sản xuất chỉ

có 7 tiếng Dựa trên kế hoạch sản xuất đã lập ra ở trên ta tính năng suất của các dâychuyền sản xuất như sau :

có năng suất trung bình Với các tháng cao điểm có thể làm việc thêm ca thứ ba để đảmbảo năng suất Ngược lại, với các tháng nguyên liệu ít ta có thể bớt đi một số ca làm

Như vậy ta sẽ xây dựng nhà máy với năng suất các dây chuyền như sau:

Dứa nước đường : năng suất 1,70 tấn sp / h = 1700 kg / h

II/-Tính nhu cầu nguyên liệu chính và phụ:

1 Dây chuyền sản xuất dứa n ước đ ường :

Dây chuyền sản xuất đồ hộp dứa nước đường với năng suất 3000 tấn sảnphẩm / năm

Qua các tài liệu và số liệu thực nghiệm, ta xác định đợc tỷ lệ hao phínguyên liệu tính theo % so với công đoạn trớc như sau :

Bảng 11: Tỷ lệ hao phí ở các công đoạn của dây chuyền sản xuất

18 Sản phẩm 0

)()100(

100

1

kg x

T : lượng nguyên liệu chính cần thiết để sản xuất (kg)

S : lượng sản phẩm cần sản xuất tính theo nguyên liệu chính (kg)

xi : tỷ lệ hao phí ở từng công đoạn so với công đoạn trước (%)

n: số công đoạn (=18)

)(7,1313)

1100()15100)(

2100)(

7100()5,0100)(

20100()5100(

100

100.600

2 2

4 2

)/(3,22331000

Lượng nguyên liệu chính cần cho 1năm sản xuất :1313,7*3000 =3941100(kg)

1.2 Tính l ượng nguyên liệu phụ :

%3,0

%5,0

%

Hàm lượng axit trong sản phẩm cuối cùng yêu cầu đạt 0,2 0,6% Hàm lượng axit trong dứa nguyên liệu trung bình đạt 0,5% Như vậy hàmlượng axit của nguyên liệu mang vào trong sản phẩm như sau :

-Hàm lượng axit như vậy là đạt yêu cầu của sản phẩm, vì vậy ta không cần phải bổsung thêm axit thực phẩm

%15

%

Hàm lượng chất khô hoà tan trong sản phẩm cuối cùng yêu cầu đạt

ít nhất là 16% Hàm lượng chất khô hoà tan trong dứa nguyên liệu trung bình đạt15% Như vậy hàm lượng chất khô của nguyên liệu mang vào sản phẩm như sau :

%5,17

%

40

%9

100.400

2 Chuẩn bị xirô đư ờng 70% cho dây chuyền :

Để chuẩn bị xirô đường cho dây chuyền dứa nước đường, ta chuẩn bị xirô đườngnồng độ 70%, sau đó từ nồng độ này phối chế thêm nước sạch để có được xirô đườngnồng độ 17,5% cho dây chuyền sản xuất dứa nước đường

2.1 Nguyên liệu :

 Đường kính trắng tinh khiết

 Nước sạch

2.2 Thực hiện :

Dùng nước nóng hoà tan đường trắng tinh khiết rồi đun sôi dung dịch Sau khixirô đạt độ khô cần thiết thì đem đi lọc trong.

Quy trình sản xuất xirô đường như sau :

2.3 Hao phí :

Trong quá trình sản xuất bao giờ cũng có tổn hao do rơi vãi, bám dính thiết bị, dobay hơi trong quá trình nấu

Tỷ lệ tiêu hao nguyên liệu trong quá trình nấu xirô như sau :

Bảng 15: Tiêu hao nguyên liệu qua các công đoạn sản xuất xirô đường

STT Công đoạn sản xuất Tỷ lệ tiêu hao

Nguyên liệu ( đường, nước)

Xirô đường 70%

NấuHoà tan

Lọc

100

Ta sử dụng công thức :Trong đó :

T : lượng đường cần thiết để sản xuất 1000 kg xirô 70% (kg)

S : lượng đường có trong 1000 kg xirô 70% (kg)

S = 700 kg

xi : tỷ lệ hao phí ở từng công đoạn so với công đoạn trớc (%)

Như vậy lượng đường cần để sản xuất 1000 kg xirô đường 70 % như sau :

Vậy để sản xuất 1000 kg xirô 70% cần 725 kg đờng trắng tinh khiết

Để pha thành xirô 17,5% ta phối chế 3 phần nước sạch với 1 phần xirô 70% Dâychuyền dứa nước đường cần 683,4 kg/h xirô đường 17,5%, vậy lượng xirô 70% cần

để phối chế như sau :

683,4*

2.5 Chọn thiết bị nấu xirô :

Để nấu xirô ta chọn nồi hai vỏ có đặc tính kỹ thuật như sau :

 Dung tích : 200 lít

 Áp suất hơi : 5 at

 Tiết diện truyền nhiệt : 1,8 m2

 Hệ số truyền nhiệt : K = 500 kcal / m2.h.0C

 Khối lượng thiết bị : 500 kg

 Kích tước thiết bị : 1300 x 1000 x 1500 mm

2.6 Tính số nồi :

a/- Tính cân bằng vật liệu :

Cho nguyên liệu đầu vào nồi theo tỷ lệ đường 60%, nớc 40%, hoà tan và cô đặc đến khidịch đường đạt độ khô 70% Quá trình cô đặc đồng thời là quá trình thanh trùng xirô.Lượng xirô được tính theo công thức : Gđ.xđ = Gc.xc

Trong đó :

Gđ, Gc : khối lượng dịch đường trước và sau khi cô đặc

xđ, xc : nồng độ dịch đường trước và sau khi cô đặc

Gđ =V ρ

Trong đó :

V : thể tích nước trong nồi, lấy V = 160 lít

ρ : khối lợng riêng của dịch đường 60%

ρ = 1289 kg / m3 = 1,289 kg / lít

Gđ = 160.1,289 = 206,24(kg)

Thay vào công thức trên ta có lượng xirô đường 70% của mỗi mẻ nấu :

Lượng nước bốc hơi trong một mẻ nấu :

Gc =

W =206,24- 176,78 = 29,46 (kg)

b/- Tính cân bằng nhiệt :

Q2 : lượng nhiệt cần để bốc hơi W (kg) nước.

Q3 : lượng nhiệt cần thiết để đun nóng vỏ trong của nồi

Q4 : lượng nhiệt cần thiết để đun nóng ngoài trong của nồi

Q5 : lượng nhiệt thất thoát ra môi trờng xung quanh

Tính Q1 : Q1 = Gđ Ctb ( tc – tđ )

Trong đó :

Gđ : khối lượng dịch đường vào

Ctb : nhiệt dung riêng trung bình của dịch đường

r : bán kính trong của nồi.

h : chiều cao thân vỏ

h = 0,1 m

)(6,2493)

25100.(

393.0.8800.006,0.1,0.915.0.2

Trong đó :

tc : nhiệt độ cuối

t4 = 143 0CC4 : nhiệt dung riêng của đồng

25143.(

4815.0.7850.012,0.1,0.0,1.2

T : thời gian nấu ( h )

)(88,11,0.1.5,0 2

Tính Q :

) ( 4 , 8922 6

, 125030

4 , 8922 5

, 10083 6

, 2493 2

, 66600 3

100143ln

)25143()100

Ntb = = = 335,7 ( kg / h )

Số lượng nồi nấu

= = 1,13Vậy ta cần hai nồi nấu xirô với các thông số kỹ thuật đã nêu trên

5

5+ + = ph

=

τ

τ : thời gian thực hiện một lần ngâm, bằng thời gian

đ-ưa dứa vào và ra cùng với thời gian ngâm

Thay số ta có :

V tt = 1,23 ( m3 )

1.2 Chọn kích th ước bể ngâm :

2 Băng tải nâng :

Để chuyển dứa từ bể ngâm đến máy rửa dùng băng tải nâng kiểu cổ ngỗng

Năng suất công đoạn : Q1 =1803,4 kg / h

Chọn băng tải cổ ngỗng có các thông số kỹ thuật như sau :

 Năng suất máy : 2000 kg / h

 Số vòng quay : 9 vòng / phút

 Công suất đông cơ : 1 kW

 Số vòng quay động cơ : 930 vòng / phút

 Vận tốc góc : 93 rad / s

 Khoảng cách giữa trục kéo đến trục bánh răng truyền động : 2746mm

 Khoảng cách giữa hai trục con lăn : 160 mm

Chọn máy rửa bàn chải của Mĩ chế tạo với các thông số kỹ thuật như sau :

 Năng suất máy : 2700 kg / h

 Công suất động cơ : 0,37 kW

 Chiều dài : 1900 mm

 Chiều rộng : 1125 mm

 Chiều cao : 1350 mm

 Khối lượng máy : 350 kg

Máy rửa xối tưới

4 Máy cắt hai đầu :

Năng suất công đoạn : Q2 = 1794,4 kg / h

)/(60)/(36075

,0

4,1803

Chọn máy do Việt Nam chế tạo có các thông số kỹ thuật như sau :

 Năng suất máy : 35 quả / phút

 Công suất động cơ : 1 kW

 Tốc độ quay của động cơ : 1450 vòng / phút

 Chiều dài : 1100 mm

 Chiều rộng : 800 mm

 Chiều cao : 1000 mm

Sử dụng hai máy với các thông số kỹ thuật nêu trên cho dây chuyền sản xuất.

5 Máy gọt vỏ, đột lõi :

Năng suất công đoạn tương tự như công đoạn cắt hai đầu

Chọn máy do Việt Nam chế tạo có các thông số kỹ thuật như sau :

 Năng suất máy : 35 quả / phút

 Công suất động cơ : 1 kW

 Tốc độ quay của động cơ : 1400 vòng / phút

1 Sườn máy 4 Mô tơ

2 Dao đột lõi 5 Ống dẫn lõi

3 Puli truyền động 6 Dây curo3

Thiết bị gọt võ dứa

Cấu tạo :

1 Mô tơ 4 Dao gọt

2 Puli động lực 5.Vành khăn

3 Puli truyền động 6 Dao ba chia

6 Băng tải xử lý công đoạn sửa mắt, thái miếng:

6.1 Tính số nhân công :

a/- Công đoạn sửa mắt dứa :

Năng suất công đoạn : Q3 = 1159,1 kg / h

Định mức mỗi công nhân sửa đợc 30 kg / h Vậy số công nhân cần cho công đoạn này : = = 38,6

Cần 39 công nhân cho công đoạn sửa mắt dứa

b/- Công đoạn thái miếng :

Năng suất công đoạn : Q4 = 1067,2 kg / h

Cần 27 công nhân cho công đoạn thái miếng dứa

6.2 Tính chiều dài băng tải :

Bố trí ba băng tải đặt song song, số công nhân thao tác ở mỗi băng tải :

Khoảng cách giữa hai bàn kế tiếp nhau : 1200 mm

Số bàn bố trí dọc theo băng tải :

= 11

Bố trí 11 bàn cho mỗi băng tải, một bên có 5 bàn, một bên có 6 bàn Đặt chiều dài bàntheo chiều dài băng tải

Khoảng cách mỗi đầu của băng tải là 700 mm

Chiều dài băng tải : 700.2 + 6.1000 + ( 6 – 1 ).1200 = 13400 ( mm )

6.3 Tính chiều rộng băng tải :

Trong đó :

Q : năng suất của băng tải

V : vận tốc chuyển động của băng tải

V = 0,1 m / s =360 m / h

h : chiều cao của lớp nguyên liệu ; h = 0,1 m

ρ : khối lợng riêng của dứa ; ρ = 700 kg / m3

ϕ : hệ số chứa đầy của băng tải ; ϕ = 0,6

) ( 07 , 0 7 , 0 700 1 , 0 360

1 , 1159

Chiều rộng rãnh nguyên liệu đi :

Chọn b1 = 20 cm để nguyên liệu có thể đi được

)(07,07,0.700.1,0.360

2,1067

Chiều rộng rãnh cho bán thành phẩm đi :

Chọn b2 = 20 cm để nguyên liệu có thể đi được

) ( 600 )

( 60 20 20

Q

N

.1000

=

6.4 Tính công suất động cơ :

Trong đó :

Q : năng suất băng tải.

l: chiều dài băng tải

h : chiều cao lớp nguyên liệu trên băng tải

K : hệ số phụ thuộc chiều dài băng tải

K = 390

g : gia tốc trọng trờng

)(39,0390

1000

8,9.4,13

Công suất động cơ :

Chọn động cơ có công suất 0,5 kW

7 Thiết bị chần :

Năng suất công đoạn : Q5 = 1051,2 kg / h

Để chần dứa ta dùng thùng chần có các thông số kỹ thuật như sau :

 Năng suất thùng : 400 kg / h

 Chi phí hơi : 50 kg / h

 Đường kính trong của thùng : 1000 mm

 Đường kính ngoài của thùng : 1010 mm

 Chiều cao thùng : 800 mm

 Thể tích thùng : 628 lít

63,2400

Thiết bị chần kiểu băng tải

1 Thùng chần 2 Băng tải 3 Ống hơi 4 Vòi nước rửa

8 Băng chuyền xếp hộp :

Năng suất công đoạn :

Q6 = 1030,2 kg / hBăng chuyền có hai phần :

 Ở giữa là băng tải cao su để vận chuyến các khay đựng dứa miếng có chiềurộng b1 = 500 mm

 Hai bên là băng tải xích để vận chuyển hộp đã xếp, chiều rộng mỗi băng b2 =

150 mm

Chiều rộng toàn bộ băng chuyền là 800 mm

8.1 Tính chiều dài băng chuyền :

8,2540

2,1030

Cần 26 công nhân cho công đoạn xếp hộp.

Bố trí hai băng chuyền đặt song song, bàn đặt dọc hai bên băng chuyền, mỗi bàn

có hai công nhân thao tác

Vậy bố trí một băng tải có 6 bàn, một băng tải có 7 bàn Số bàn mỗi bên băng tảinhiều nhất là 4 bàn Đặt chiều dài bàn theo chiều dài băng tải

Khoảng cách giữa hai bàn kế tiếp nhau : 1200 mm

Khoảng cách từ mép bàn đầu đến mép băng tải : 700 mm

.41200)

14

(

700

Chiều dài băng tải :

8.2 Tính vận tốc của băng tải vận chuyển nguyên liệu :

G : khối lợng nguyên liệu trung bình trên một khay

G = 3 kg)/(02,03

3600

2,1030

Thay số ta có :

8.3 Tính vận tốc của băng tải vận chuyển hộp :

Năng suất của công đoạn : 3543 hộp / h = 60 hộp / phút

Chọn máy rót tự động của Liên Xô có các thông số kỹ thuật nh sau :

 Năng suất của máy : 60 - 120 hộp / phút

 Công suất động cơ : 1,1 kW

Năng suất của công đoạn : 60 hộp / phút

Chọn máy ghép tự động của Liên Xô với các thông số kỹ thuật như sau:

 Năng suất máy : 80 - 100 - 120 hộp / phút

 Số đầu ghép : 4 đầu

 Công suất động cơ : 2,8 kW

 Tốc độ quay của động cơ : 140 vòng / phút

Năng suất công đoạn : 60 hộp / phút

Chọn thiết bị thanh trùng hở, nhiệt độ thanh trùng 100 0C, các thông số kỹ thuật nhưsau :

 Chiều cao tổng cộng : 1770 mm

 Chiều cao bộ phận thanh trùng : 1250 mm

 Đường kính trong của thiết bị : 1000 mm

 Chiều dày vỏ thép : 5 mm

 Khối lượng : 100 kg

Giỏ thanh trùng bằng thép có các thông số :

h d

d

N 0,785

2 1 2

d1 : đường kính trong của giỏ

d2 : đường kính ngoài của hộp

h1 : chiều cao giỏ

h2 : chiều cao hộp

z : số giỏ chứa trong thiết bị

K : hệ số chứa đầy

1150.4,77

900

Q : năng suất của công đoạn

N : số hộp trong thiết bị

τ : thời gian một chu kỳ thanh trùng

4,2871

Vậy phải sử dụng 3 thiết bị thanh trùng với các thông số kỹ thuật đã nêu trên cho dâychuyền sản xuất.

12 Máy rửa hộp sắt cho toàn phân x ưởng :

Số hộp cần rửa trong 1 h của toàn phân xưởng : 3543 hộp

Chọn máy rửa có các thông số kỹ thuật như sau :

 Cỡ hộp : N0 3 - N0 13

 Năng suất : 3600 hộp / h

 Lượng nước tiêu tốn : 2,5 m3 / h

 Chi phí hơi : 100 kg / h

 Nhiệt độ nước rửa : 90 - 95 0C

 Nhiệt độ không khí sấy : 110 0C

 Vận tốc băng tải xích : 22 m / phút

 Thời gian hộp đi trong máy : 100 s

 Công suất động cơ : 3,2 kW

 Số vòng quay của động cơ : 1450 vòng / phút

 Chiều dài : 1425 mm

 Chiều rộng : 1000 mm

 Chiều cao : 1409 mm

Thời gian làm nguội mỗi giỏ là 10 phút.

Để làm nguội sản phẩm cho dây chuyền sản xuất dùng bể ngâm có kích thướcnhư sau :

 Chiều dài : 3200 mm

 Chiều rộng : 1200 mm

 Chiều cao : 1200 mm