Đồ án thiết kế phân xưởng sản xuất pectin từ vỏ chuối năng suất 1500 kg nguyên liệu / ca

Chuối được trồng nhiều nơi khắp đất nước ta, nhưng diện tích không tập trung mà trải dài trên cả nước, đặc biệt ở một số tỉnh như: Vĩnh Long năm 2009 diện tích khoảng 990 ha với sản lượn

CHƯƠNG I: LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT 1.Lập luận kinh tế kỹ thuật:

1.1 Nguyên liệu:

Nước ta là một nước nhiệt đới nên rất phù hợp cho việc phát triển nhiều loại cây

ăn quả như cam , bưởi, dứa, chuối… Trong đó chuối là một cây ngắn ngày, dễ trồng , íttốn diện tích và cho sản lượng cao, các giống chuối ở Việt Nam cũng rất phong phú

Chuối được trồng nhiều nơi khắp đất nước ta, nhưng diện tích không tập trung

mà trải dài trên cả nước, đặc biệt ở một số tỉnh như: Vĩnh Long năm 2009 diện tích khoảng 990 (ha) với sản lượng 9400 (tấn), ở khu vực đông bằng sông Cửu Long năm

2005 diện tích 31300 (ha) với sản lượng 366900 ( tấn)…

1.2 Tình hình tiêu thụ nguyên liệu:

Tình hình tiêu thụ chuối ở Việt nam rất rộng rãi, các công ty thu mua về để chế biến các sản phẩm từ chuối như chuối sấy đóng gói, mứt chuối… Ngoài tiêu dùng nội địa, hằng năm Việt nam còn xuất khẩu chuối ra thị trường các nước Châu Âu, Mỹ, Trung Quốc,…

Ngoài những sản phẩm chính chế biến từ ruột chuối , để tận dụng phần chế phẩm vỏ chuối còn lại nhiều nhà máy đã thu mua về để làm thức ăn cho gia súc và sản xuất pectin dùng trong chế biến thực phẩm , với chi phí nguyên liệu thấp, chủ động không phụ thuộc nước ngoài mà giá trị kinh tế lại cao

1.3 Tình hình tiêu thụ sản phẩm:

Tình hình tiêu thụ sản phẩm pectin ở Việt Nam chủ yếu là trong nước để đáp ứng những mục đích tạo ra các sản phẩm ngon, chủ yếu trong các nhà máy sản xuất mứt , bánh kẹo…sử dụng lượng pectin lớn

2.Vị trí nhà máy:

2.1 Đặc điểm vị trí:

Địa điểm xây dựng nhà máy: khu công nghiệp Bình Tân Khu công nghiệp Bình Tân thuộc xã Thành Lợi, huyện Bình Tân,tỉnh Vĩnh Long Với quy mô là 400 ha, cách TP Cần Thơ 18km, cách TP Vĩnh long 37km , cách TP Hồ Chí Minh 171 km Gần với một số cảng như cách cảng Bình Minh13km, cảng Vĩnh Long 37km…Cách quốc lộ 1A7km Vĩnh Long là tĩnh được giới hạn bởi sông Tiền và sông Hậu.

+ Hệ thống cung cấp điện do Công ty Điện lực tỉnh Vĩnh Long cấp , nước

do Cty TNHH MTV cấp nước Vĩnh Long , hệ thống thông tin liên lạc đều thuận lợi

- Về nguồn nhân công: đây là nơi có lượng nhân công đông ,có trình độ và tay nghề cao

Trang 1

Họ và tên: Đoàn Thị Khánh Ly

Đề tài: Thiết kế phân xưởng sản xuất pectin từ vỏ chuối năng suất 1500kg nguyên liệu/ca

CHƯƠNG II : TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM

Chương 3: THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

Cô đặc

Sấy

Lọc lấy kết tủa

Rửa kết tủaKết tủa pectinLọc

Nghiền, rây

Nguyên liệu không đạt tiêu chuẩn

Bã

Lựa chọnNước

Nguyên liệu chính đó là vỏ chuối

3.2.2 Lựa chọn:

a) Mục đích: loại bỏ những nguyên liệu không đạt yêu cầu, vỏ bị hư, bị thối, mốc,

không tươi

b) Cách tiến hành: dùng phương pháp thủ công Công nhân sẽ tiến hành lựa chọn bằng

tay những nguyên liệu đạt yêu cầu, loại bỏ những phần không đạt có thể gây ảnhhưởng đến chất lượng sản phẩm

3.2.3 Rửa:

a) Mục đích: nhằm loại bỏ những phần tạp chất như bụi bẩn, đất, cát vi sinh vật bám

trên bề mặt vỏ chuối và loại những chất chát có trong vỏ chuối

b) Cách tiến hành: Sử dụng máy rửa băng chuyền.

- Nguyên tắc làm việc: nguyên liệu sau khi được lựa chọn thì được băng chuyền vậnchuyển đến máy rửa Tại đây nguyên liệu chuyển động với vận tốc chậm để cho nước ởtrong bể ngâm có thể đánh tơi các chất bẩn của vỏ chuối,rồi sau đó được chuyển sang

bộ phận làm ráo để chuẩn bị cho công đoạn tiếp theo

- Cấu tạo:

Hình 3.2 Máy rửa băng chuyền

- Nguyên tắc hoạt động:

Nguyên liệu sẽ được đưa vào đều đặn, băng tải sẽ di chuyển mang nguyên liệu

đi dần về cuối máy qua các khu vực ngâm, rửa, làm ráo Trong giai đoạn ngâm thìnguyên liệu nằm ngang ngập trong nước có ống thổi khí, các chất bẩn ở trên bề mặtnguyên liệu sẽ được đánh bong ra rơi xuống máng xả cặn ở phía dưới Sau đó nguyênliệu di chuyển lên phần dốc lên của băng chuyền, các vòi nước phun với áp suất 2-3 at

sẽ rữa sạch cặn bẩn Cuối cùng nguyên liệu sẽ di chuyển đến phần nằm ngang phiátrên để làm ráo nước

- Thông số kĩ thuật: +

+

c) Các biến đổi xảy ra:

- Biến đổi về vật lý: khối lượng giảm do loại bỏ đi các tạp chất cơ học

5

1.Máng dẫn nguyên liệu 4 Vòi phun nước

2.Băng chuyền 5.Bể ngâm

3 Ống thổi khí

cho nó hòa tan vào trong nước

- Biến đổi vi sinh: làm giảm đi số lượng vi sinh vật có trong nguyên liệu

3.2.4 Xay:

a) Mục đích:

- Làm phá vỡ cấu trúc tế bào của nguyên liệu ,thuận lợi cho quá trình trích ly

- Tăng diện tích tiếp xúc giữa nguyên liệu và dung môi

b) Cách tiến hành: Sử dụng dao cắt cong

- Nguyên tắc làm việc: nguyên liệu sau khi rửa được chuyển vào thiết bị để làm nhỏ

1 Phễu nạp liệu

2 Trục đĩa quay

3 Lưỡi dao cong

a Cửa tháo liệu

vòng/phút Lưới kim loại đứng yên đặt sát lưỡi dao hình chữ thập có những lỗ tròn nhỏdần : đường kính 3mm, 2mm, 1mm.nguyên liệu xay xong theo lỗ của lưới kim loại rangoài.

- Thông số kỹ thuật: + Tốc độ quay: 200 vòng/ phút

c) Các biến đổi xảy ra:

- Biến đổi vật lý: kích thước nguyên liệu nhỏ

- Biến đổi hóa học: thành phần cấu trúc của vỏ chuối bị phá vỡ

3.2.5 Trích ly pectin: [1]

a) Mục đích: trích ly triệt để pectic có trong nguyên liệu, chuyển từ dạng không tan

sang dạng pectin hòa tan

b) Cách tiến hành: Sử dụng thiết bị trích ly chất rắn ngược chiều.

- Nguyên tắc làm việc: nguyên liệu sau khi được xay nhỏ thì cho vào nồi trích ly có bổsung acid HCl,tiến hành đun nhiệt độ khoảng từ 90-1000C trong thời gian 1 giờ và độkhô của dung dịch sau khi đun còn khoảng 2%

- Cấu tạo:

Hình 3.4 Thiết bị trích ly ngược chiều

- Nguyên tắc hoạt động :

Nguyên liệu được đưa vào trong các thùng chứa trích ly, nhờ có các cánh khuấytrộn đều tăng tốc độ khuếch tán pectin từ trong bã vào dung môi,phần dung môi là phầnnước nóng có pha thêm dung dich HCl 2% sẽ đi qua lần lượt tất cả các thùng để lấylượng chất tan có trong vỏ chuối Đồng thời bơm chạy để cung cấp dung môi có chứacác chất hòa tan từ nguyên liệu cho quá trình trình lọc một cách liên tục từ thùng nàysang thùng khác Nhờ có lưới lọc mà thu được dịch tinh khiết hơn, những phần có kíchthước nhỏ sẽ lọt qua còn những phần có kích thước lớn sẽ ở lại phía trên bề mặt lưới

1 cửa nhập liệu 4 Bơm

Quá trình trích ly cứ liên tục đến khi nào chiết hết những phần cần thiết trong nguyênliệu thì tiến hành tháo bã và nhập nguyên liệu mới vào thiết bị.

- Thông số kỹ thuật: [7]+ Nhiệt độ nước: 80-900C

+ Thời gian trích ly: 1giờ

+ pH: 3-3.4

+ Dung dịch HCl 2%

c) Các biến đổi xãy ra:

- Biến đổi hóa lý: thành phần pectin có trong vỏ chuối sẽ khếch tán vào trong dung môi

- Biến đổi hóa học: dưới sự xúc tác của acid HCl thì thủy phân protopectin không hòa tan thành pectin hòa tan

3.2.6 Tẩy màu:

a) Mục đích:

Loại bỏ những chất màu có trong dung dịch trích ly

b) Cách tiến hành: sử dụng thiết bị tẩy màu.

- Phương pháp thực hiện: sử dụng bồn chứa hình trụ có cánh khuấy bổ sung than hoạttính

- Cấu tạo:

Hình 3.5 Thiết bị tẩy màu

c) Các biến đổi xãy ra:

- Biến đổi vật lý: làm trong dịch pectin

- Biến đổi hóa lý: các chất màu hấp thụ lên trên bề mặt than hoạt tính

3.2.7 Lọc:

a) Mục đích:

+ Để thu được dung dịch pectin trong suốt

+ Loại bỏ những phần bã của vỏ chuối có lẫn trong dung dịch

b) Cách tiến hành: thiết bị lọc khung bản hoặc thiết bị lọc ly tâm.

- Nguyên tắc làm việc: dịch sau khi chiết vào thiết bị lọc, tiến hành lọc để thu đượcdịch tinh khiết Quá trình lọc được thực hiện ở áp suất 2.5at, nhiệt độ lọc là 800C.

ra xa nhau một khoảng để tháo bã

1.Khung

2 Bản

3 Lỗ4.Giá đỡ

5 Đường dịch vào

6 Đường dịch ra7.Khí nén

8 Máng chứa bã

Hình 3.7 Máy ép lọc khung bản-Thông số kỹ thuật: [3] + Nhiệt độ nước: 75-780C

+ Nông độ bã sau khi lọc: 1%

+ Công suất: 3kW

c) Các biến đổi xảy ra:

- Biến đổi vật lý: khối lượng giảm.`

- Biến đổi cảm quan : dung dịch trong suốt hơn

3.2.8 Cô đặc:

a) Mục đích:

+ Làm bay hơi một phần nước để tăng nồng độ chất khô của sản phẩm

+ Hạn chế được sự xâm nhập của vi sinh vật, tăng khả năng bảo quản

b) Cách tiến hành: Sử dụng thiết bị cô đặc chân không.

- Nguyên tắc làm việc: dung dịch có chứa pectin được đưa vào thiết bị cô đặc chânkhông ở nhiệt độ 55-600C và độ chân không khoảng 600mmHg Bốc hơi dạng màngrơi để cô đặc đến độ khô khoảng 8-10% thu được chế phẩm pectin.

2

4 5

6

7

1 Bơm chân không 5 Motơ khuấy

2 Bình chân không 6 Nồi cô đặc

3 Bơm 7 Bộ phận thu sản phẩm

4 Bộ giải nhiệt

Hình 3.9 Máy thiết bị cô đặc chân khôngPhía dưới thiết bị là bộ phận truyền nhiệt có các ống truyền nhiệt và một ốngtuần hoàn trung tâm Dung dịch khi cho vào nồi được gia nhiệt bởi buồng đốt, dungdịch sẽ đi trong ống còn hơi đốt sẽ đi trong khoảng không gian phía ngoài ống Hơi đốt

sẽ ngưng tụ bên ngoài ống và nhả nhiệt, truyền nhiệt cho dung dịch ở bên trong ống.Dung dịch đi bên trong ống từ trên xuống và sẽ nhận nhiệt do hơi đốt ngưng tụ cungcấp và sẽ sôi, làm hóa hơi một phần dung môi Hơi sau khi gia nhiệt sẽ theo ống dẫnnước ngưng đi vào buồng ngưng tụ để gia nhiệt sơ bộ Dung dịch sau khi cô đặc sẽchảy ra ngoài thoát ra ngoài theo cửa đáy ở thiết bị

-Thông số kỹ thuật: + Nhiệt độ cô đặc: 55-600C

+ Nồng độ chất khô sau khi cô đặc: 8-10%

+ Thời gian cô đặc:

c) Các biến đổi:

- Biến đổi vật lý: giảm khối lượng

- Biến đổi hóa học: hơi nước bốc ra khỏi dung dịch

3.2.9 Kết tủa pectin:

a) Mục đích: tạo kết tủa pectin.

b) Cách tiến hành: Sử dụng thiết bị kết tủa.

- Nguyên tắc làm việc: tiến hành đông tụ pectin lỏng bằng cồn ethylic 950 , tỷ lệ thể tích giữa cồn và dung dịch pectin là 1:1

- Cấu tạo: hình trụ có nắp chỏm cầu, đáy hình côn, làm bằng thép không rĩ, có ống dẫn dịch, dẫn cồn vào, ống dẫn dịch ra

Hình 3.10 Thiết bị kết tủa pectin-Nguyên tắc làm việc: nguyên liệu được nạp vào thiết bị khuấy bằng ống dẫn dịch Cồnethylic 95% được bổ sung vào qua ống dẫn cồn Khi trộn với cồn dưới tác dụng củacánh khuấy làm dung dịch bị kết tủa

- Thông số kỹ thuật: + Rượu ethylic 950

c) Các biến đổi:

Biến đổi hóa lý: pectin chuyển từ dạng hòa tan sang dạng kết tủa

3.2.10 Lọc lấy kết tủa:

a) Mục đích: nhằm tách riêng phần kết tủa ra khỏi hỗn hợp.

b) Cách tiến hành: Sử dụng thiết bị lọc ly tâm.

- Nguyên tắc làm việc: khi cho thêm ethylic vào thì pectin tạo kết tủa màu trắng, nổithành từng mảng lên trên bề mặt góp phần thuận lợi cho công đoạn tách kết tủa ra khỏidung dịch dễ dàng

-Cấu tạo:

 Buồng lọc

 Ống cấp dịch: cung cấp dịch cần lọc vào thiết bị

 Ống tháo dịch và màng lọc: tháo sản phẩm của quá trình lọc

 Ống tháo bã: tháo bã ra khỏi thiết bị

 Trục vít xoắn: tách bã ra khỏi dịch cần lọc

 Động cơ: quay trục vít xoắn

8

Hình 3.11 Thiết bị lọc ly tâm

- Nguyên tắc hoạt động:

Dịch cần lọc qua bộ phận cấp dịch vào buồng lọc Khi động cơ hoạt động thìpittong chuyển động lên xuống tạo áp lực đẩy,nén ép lên nguyên liệu làm cho lượngnước trong dịch kết tủa sẽ chảy ra Trục quay thì roto quay mà roto này gắn với vít tải

và có đục lỗ để dẫn nguyên liệu huyền phù, khi đó vít tải xoắn quay đẩy sản phẩm vềcửa tháo bã Phần chất lỏng sau khi tách ra khỏi pectin thì tiếp tục qua màng lọc theoống tháo sản phẩm ra ngoài

- Thông số kỹ thuật: + Công suất: 4kW

c) Các biến đổi:

- Biến đổi vật lý : khối lượng giảm do loại bỏ dịch lọc

7

1.Nhập huyền phù nguyên liệu 5 Buồng

2.Tháo pha lỏng 6 Vít tải

3 Tháo pha rắn 7 Pitong

4 Khoang chứa bã và đĩa 8 Roto

a) Mục đích: loại bỏ những tạp chất , thành phần không có giá trị bám ở kết tủa.

b) Cách tiến hành: Sử dụng thiết bị hình trụ có cánh khuấy giống kết tủa pectin.

- Nguyên tắc thực hiện: dùng dung dich cồn ethylic 950 tỷ lệ khối lượng giữa cồn và kết tủa

là 2: 1

3.2.12 Sấy:

a) Mục đích:

- Tách bớt nước trong sản phẩm để tăng thời gian bảo quản

- Thu được pectin có độ ẩm 4 %

b) Cách tiến hành:

- Phương pháp thực hiện: sấy băng tải, tác nhân gia nhiệt là không khí nóng.nhiệt độ

không khí là to=95o, thời gian sấy =30 phút

- Cấu tạo

Hình3.12 Máy sấy nhiều băng tải

1.Phễu nạp liệu 5 Quạt vận chuyển không khí

+ Thời gian gia nhiệt: 30 phút

c) Các biến đổi xãy ra:

- Biến đổi vật lý: kích thước nguyên liệu sau khi sấy giảm

- Biến đổi hóa lý: tron quá trình sấy nước bốc hơi ra khỏi nguyên liệu

a) Mục đích:

Làm nhỏ kích thước của sản phẩm, bột pectin được mịn hơn, đồng nhất

b) Cách tiến hành: Sử dụng thiết bị nghiền bi trục đứng và thiết bị rây rung.

23

6

5

1 Bộ phận nhập liệu 4 Lưới sàng

2 Bộ phận tháo liệu mịn 5 Mô tơ

3 Bộ phận tháo liệu thô 6.Vỏ máy

-Thông số kỹ thuật: + Tải trọng riêng: 84 kg/h.m

+ Kích thước lỗ rây: 12-20mesh

Làm tăng thời gian bảo quản sản phẩm, tránh sự xâm nhập của vi sinh vật

b) Cách tiến hành: sử dụng thiết bị cân đóng bao băng tải.

- Cấu tạo:

Hình 3.15 Thiết bị cân đóng bao băng tải

- Nguyên tắc hoạt động: [6]

điều khiển để thực hiện xuyên suốt quá trình bao gói Bao bì được đặt ở phái dưới phễudẫn liệu vào bao và được kẹp giữ chặt để tránh bị đổ Nguyên liệu sau khi vào bao bì vớikhối lượng theo yêu cầu thì bộ phận ép miệng gồm hai con lăn định hình sẽ làm hai mépbao bì được gài lại và qua điện trở được gia nhiệt lên để ép bao bi dính chặt với nhau.Thành phẩm sau khi bao gói được đưa ra ngoài

-Thông số kỹ thuật: + Trọng lượng cân thông dụng: 50kg, 40kg, 25kg …

+ Sử dụng loại bao PP/PE

+ Sai số định lượng mỗi bao: +/- 20g

+ Năng suất: 200 bao/h

+ Nguồn điện sử dụng: 220V/50Hz

+ Áp lực khí nén: 5-7 kg/cm2

1 Phễu nạp liệu 5 Phễu dẫn liệu vào bao

2 Băng tải định lượng 6 Bộ phận may, hèn ép miệng bao

3 Bộ điều khiển và chỉ thị cân 7 Hệ thống kẹp bao và giữ bao

4 Phễu cân định lượng

Bán thành phẩm sau khi xay, nghiền 73

Kết tủa thu được sau khi kết tủa pectin 55

Nguyên

liệu, bán

thành phẩm,

thành phẩm

Kết tủa thu được sau khi lọc 45

Bảng 4.2 Tỷ lệ tổn thất qua từng quá trình

theo khối lượngnguyên liệu (%)

Tổn thất: T3 = 2%

Khối lượng nguyên liệu sau khi xay nghiền:

M4 = M3 – M3×T3 = 1343.25 – 1343.25×2% = 1316.385 (kg)

4.5 Trích ly:

Tỷ lệ nguyên liệu : dung môi trích ly( acid HCl 2%) = 1:4

- Lượng dung môi cần dùng: M5 = M4× 4 = 1316.385 × 4 = 5265.54 (kg)

- Thể tích dung môi cần dùng:

d(HCl)= m / V =1.05 (kg/l) → Vdd(HCl) = 5265.54 / 1.05 = 5.0148 (l)

C% = (mct / mdd ) × 100 = 2% → mct(HCl) = (5265.54 × 2) / 100 = 105.3108 (kg)

Mà mdd = mct + mH20 →mnước = 5265.54 – 105.3108 = 5160.23 (kg)

dnước = mnước / V = 1kg/l → Vnước = 5160.23 /1 =5160.23 (lít)

Hiệu suất của quá trình trích ly 80% tức là trung bình cứ 100 kg bã ẩm (hàm lượng pectin

có trong vỏ chuối 0.95%) trích ly được 0.76 kg pectin

- Khối lượng pectin trích ly được:

Mpt = M4×2.8/100 = 1316.385×0.76 / 100 = 10.005(kg)

Dung môi trích ly bị bã giữ lại một phần nên xem như tổn thất dung môi là 30%

- Khối lượng dịch trích ly thu được:

M6 = M5× 70% + Mpt = 5265.54 × 70% + 10.005 = 3695.883(kg)

4.6 Tẩy màu:

Tổn thất: T4 = 0.5%

Tỷ lệ than dùng :0.5% so với khối lượng dung dịch

Khối lượng than dùng : m= 0.5 % × 3695.883 =18.5 (kg)

Khối lượng dung dịch sau khi tẩy màu:

Tỷ lệ giữa cồn ethylic và dung dịch pectin = 1:1

Khối lượng cồn ethylic dùng:91.005(kg) và khối lượng riêng của rượu ethylic 960 = 0.807kg/l

- Thể tích cồn ethylic dùng trong giai đoạn kết tủa pectin:

Vdd = M10 / d = 91.674 / 0.807 = 113.600 (lít)

Hiệu suất phản ứng kết tủa là 85%

- Khối lượng kết tủa tạo thành: