Luận văn thạc sĩ thiết kế nhà máy chế biến rau quả với 2 mặt hàng dứa khoanh nước đường và mặt hàng necta xoài

1: Đặc điểm chung của các giống dứa trồng chủ yếu ở Việt Nam [13, tr499] Tán cây Xòe tương đối rộng Tán hợp hơn Cayenne Xòe tương đối rộng Chồi nách Có vài chồi nách Có vài chồi nách Rất

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

40 ĐVSP/CA

Sinh viên thực hiện: NGUYỄN THỊ QUỲNH

Đà Nẵng – Năm 2018

PHỤ LỤC 1

Bảng 2 1: Đặc điểm chung của các giống dứa trồng chủ yếu ở Việt Nam [13, tr499]

Tán cây Xòe tương đối rộng Tán hợp hơn

Cayenne

Xòe tương đối rộng

Chồi nách Có vài chồi nách Có vài chồi nách Rất nhiều chồi nách

Lá Tương đối ngắn, rộng

chỉ có gai ở ngọn lá, chân lá màu lục nhạt

Dài và hẹp, thường

có gai cũng có như không, chân lá màu lục hơi đỏ

Ngắn và hẹp, rất nhiều gai và gai cong dạng móc câu, chân

lá màu hồng hơi đỏ

Trái Cao, hình ống, mắt to

và bẹt Vỏ khi chín có màu vàng da cam

Thịt hơi trong, không

xơ, màu vàng nhạt

Thấp hơn, hình tiểu cầu, mắt to hơn, vỏ khi chín có màu vàng hơi đỏ Thịt hơi trong, xơ, màu hơi trắng

Thấp, hình ống hoặc chóp cụt, mắt bé và lồi, vỏ chín có màu vàng, thịt mờ đục, dòn, màu vàng

Vị Ngọt và chua Vị không ngọt bằng Không chua bằng

Cách sử dụng trái Làm đồ hộp, xuất

tười, tiêu thụ nội địa

Chủ yếu xuất tươi, tiêu thụ nội địa

Xuất tươi và tiêu thụ nội địa

Bảng 2 2: Đặc điểm công nghệ của một số giống dứa [1,tr498]

Giống dứa, nơi trồng Khối

lượng trái, g

Chiều cao, cm

Đường kính trái,

cm

Vỏ dày,

cm

Mắt sâu,

cm

Đường kính lõi, cm

Bảng 2.3: Thành phần hóa học của một số giống dứa [1,tr495]

Bảng 2 5: Sự thay đổi thành phần hóa học của dứa Victoria theo độ chín

Bảng 2.6: Chất lượng đường Saccaroza theo TCVN 1696 – 75 [14, tr7]

Hàm lượng Saccaroza

Độ ẩm Hàm lượng chất khử

Bảng 2 7: Chỉ tiêu cảm quan của acid citric ( Theo TCVN 5516-1991) [3, tr8]

Hình dạng và màu sắc

Các tinh thể không màu hay bột trắng không vón cục Đối với acid citric hạng 1 chopheps hơi có ánh vàng,dung dịch acid citric trong nước cất có nồng

độ khối lượng 20 g/l phải trong suốt

Mùi Dung dịch acid trong nước cất nồng độ 20 g/l

không có mùi

Tạp chất cơ học Cho phép: Độ tro không quá 0,5 % Acid sunfric

tự do không quá 0,05 %

Bảng 2 8 – Tiêu chuẩn nước dùng trong công nghiệp thực phẩm [38]

Các chỉ tiêu Nước trong rửa nguyên liệu

(Giới hạn tối đa cho phép)

Nước trong trộn thực phẩm (Giới hạn tối đa cho phép)

5 NTU

15 TCU Không có mùi vị lạ

0,5 mg/l

- 0,01mg/l 0,01 mg/l 0,001 mg/l

2 mg/l

3 mg/l 0,7 mg/l 0,7 – 1,5mg/l 0,5 mg/l 0,5 mg/l

0,5 mg/l 0,3 mg/l 0,01 mg/l 0,01 mg/l 0,001 mg/l

Bảng 2 11: Chỉ tiêu hóa lý của sản phẩm ( theo TCVN 6299 : 1997 về necta quả)

Hàm lượng chất khô 16 – 18 % Hàm lượng kim loại nặng không lớn hơn

Sn

Pb

Zn

Cu Asen

Fe Tổng hàm lượng Cu, Fe, Zn

SO2

200ppm 0,3ppm 5ppm 5ppm 0,2ppm 15ppm 20ppm 10ppm

Bảng 2 12: Chỉ tiêu cảm quan của sản phẩm (TCVN 4041 – 85)

Nước quả không lẫn các mảnh cuống, vỏ

và các tạp chất khác Nếu để lâu cho phép bột thịt quả có thể lắng xuống bao

bì, song lắc mạnh thì phân tán đều, không vón cục

không có mùi lạ

PHỤ LỤC 2

Tiêu chuẩn lựa chọn đối với dứa Queen:

- Độ khô thịt quả = 10 ˚Bx, chọn quả chín từ một hàng mắt đến 2/3 vỏ quả có màu vàng

- Dứa được chia thành 3 loại:

Loại 1: = 700 gam / quả

Loại 2: 500 – 699 gam / quả

Loại 3: < 500 gam / quả

- Đường sacaroza phải tinh khiết, khô, không vón cục, thuộc đường loại 1 theo TCVN

- Axit xitric là axit dùng trong chế biến thực phẩm, màu trắng, khô, không lẫn tạp chất, độ tinh khiết > 98 %

- Nước phải trong suốt, đảm bảo tiêu chuẩn vệ sinh (không có vi sinh vật gây bệnh, trực khuẩn E.coli không quá 3 tế bào / lít, vi sinh vật không quá 10 tế bào / lít), nước không có kim loại nặng,

là nước mềm, có pH = 7,0 – 7,5

- Bao bì: thường dùng bao bì hộp sắt tráng vecni hoặc lọ thủy tinh Bao bì và nắp và phải đảm bảo

vệ sinh, nguyên liệu, kín khít [4, tr58-59]

- Bảo quản tạm: bảo quản trong kho nguyên liệu ở nhiệt độ phòng

3 2

2

021,1

=4

3,1 14,3

=4

V t

3 2

2

2 2

2 2

13188,0)75,009,0.(

6

D D

D D

D D

D r

h

h

V c

=+

=

+

=+

3 3

.285,1

=)13188,0.2+021,1(

=

2

021,14

3,1

*

*4

*

*

D D

D H

) 3 (

*

* 6

2 2

r h

h +



2 2

) 2 (

* 3 ) 3 , 0 [(

* 3 , 0

* 6

D D

VN: là thể tích phần hình nón, m3

m: là khối lượng nguyên liệu cần xử lý, kg

: là khối lượng riêng của nguyên liệu, kg/m3

− Thể tích phần hình nón:

(m3)Với: d là đường kính ống tháo liệu

−Thể tích phần hình trụ: (m

Chọn: Đường kính ống tháo liệu: d = 0,2 m

Chiều cao ống tháo liệu: h0= 0,3 m

n: số hộp trong nồi thanh trùng

T: thời gian một chu kỳ làm việc

2 1785,0Với:

d1: đường kính trong của giỏ, d1 = 1400 (mm)

d2: đường kính ngoài của hộp, d2 = 102,3 (mm)

a: số lớp hộp được xếp trong giỏ < chiều cao giỏ

h1: chiều cao giỏ, h1 = 1500 (mm)



=

22443

1

D d d D h



tg d D

h = − 

21

2 2

k: hệ số xếp giỏ, k = 0,650,9 Chọn k = 0,8

z: số giỏ, z = 1

n = 15 0,8 1 1764,2

3,102

1400785

Thời gian nâng nhiệt A: 10 phút

Thời gian giữ nhiệt B: 15 phút

Thời gian hạ nhiệt: 15 phút

Năng suất thiết bị thanh trùng: hộp/h

Trong đó: n: Số hộp trong 1 nồi

T: Thời gian 1 chu kì làm việc

d1: Đường kính trong của giỏ (m)

d2: Đường kính ngoài của hộp No13 (m): d2 = 102,3 mm

a: Số lớp đồ hộp sắp trong giỏ, a phải là 1 số nguyên và bằng:

Với h1: Chiều cao của giỏ (m)

h2: Chiều cao của hộp h2 = 123 mm = 0,123 m

d

2

2 1

785 , 0

5,1

=



a

= 0,785 x 1,42/0,10232 x 12 x 1 x 0,85 = 1499,6 hộp/nồi Ta chọn 1500 hộp/nồi

Thời gian 1 chu kì làm việc: T

Công thức thanh trùng:

T được tính như sau: T = T1 + A + B + C + T2 Trong đó: T1,T2: Thời gian đưa giỏ vào và tháo giỏ ra khỏi nồi

T1 + T2 = 10 phút

A: Thời gian nâng nhiệt, A = 10 phút

B: Thời gian giữ nhiệt, B = 15 phút

C: Thời gian hạ nhiệt, C = 10 phút

Vậy: T = 10 + 10 + 15 + 10 = 45 phút

k z a d

d

2 2

2 1

100

1015

PHỤ LỤC 4

❖ Công thức tính nhiệt cho quá trình sản xuất dứa khoanh nước đường

Lượng hơi nước cần dùng trong các thiết bị nấu được tính theo công thức:

( - ) -c

m

G C t t Q D

=

 (kg/h) [6] (6.7)

Với: G là khối lượng nguyên liệu cần nấu (kg/h)

C là nhiệt dung riêng của nguyên liệu (kcal/kg.độ)

t1, t2 lần lượt là nhiệt độ đầu và cuối của nguyên liệu (ºC)

Qm là nhiệt tổn thất ra môi trường xung quanh (kcal/h)

λ là nhiệt lượng riêng của hơi nước (kcal/kg)

θ là nhiệt độ nước ngưng (ºC)

c là nhiệt dung riêng của nước ngưng (kcal/kg.độ)

- Nhiệt dung riêng: c = 1,023 (kcal/kg.ºC)

2 * Nhiệt tổn thất ra môi trường xung quanh:

Lượng nhiệt cần thiết để nâng nhiệt độ của dịch rót hộp từ 50ºC lên 95ºC là:

Qrnd = Gnd x Cnd x (t2 - t1) [12,tr11] (6.9)

Với : t1 là nhiệt độ dung dịch rót hộp vào: t1 = 500C

t2 là nhiệt độ dung dịch rót hộp ra: t2 = 950C

Gnd là khối lượng dung dịch rót hộp dứa khoanh : Gnd = 7487,52 (kg/ca)

Cnd là nhiệt dung riêng của dung dịch rót hộp dứa

Cnd = 4190 – (2514 - 7,542  t)  x , (J/kg.độ) [9, tr153]

(Với, t: Nhiệt độ của dung dịch 0

C; x: nồng độ phần khối lượng của dung dịch)

Nhiệt lượng để nâng nhiệt từ 30 – 80 0 C :

Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4

Tính Q 1: nhiệt lượng đun nóng thiết bị

Q1 = m1c1(t2–t1) + m2c2(t2–t0) [6] (6.)

Trong đó :

m1: khối lượng nồi, m1= 100 (kg)

m2: khối lượng chân đế, m2= 320 (kg)

c1,c2: nhiệt dung riêng của thép hàn nồi, c1 = c2 = 0,482 (kcal/kg.độ)

t1,t2 : nhiệt độ của thành nồi, của chân đế, t1= 140ºC, t2= 75ºC

t0: nhiệt độ ban đầu của thiết bị, t0 = 30ºC

Q1= 100 × 0,482 × (140–30) + 320 × 0,482 × (75–30) = 12243 (kJ)

Tính Q 2: nhiệt để đun nóng dịch đường

Dịch đường 70% tương ứng với tỉ trọng 1,349 (kg/lít) [16-tr59]

r: ẩn nhiệt của nước ở 550C, r= 2422,85 (kJ), [9-tr254]

w: lượng nước bốc hơi trong quá trình đun nóng :

w = k × F × T × (p–p’×φ) [6] (6.4)

k: hệ số bốc hơi phụ thuộc tốc độ chuyển động của không khí xung quanh và tính chất vật

lý của chất lỏng, với tốc độ không khí v = 0,5 m/s thì k = 0,036

F : diện tích bốc hơi : F= 0 , 785

4

1 14 , 3 4

2 2

Q Q







+ 5 , 1

3 2

31 , 2471 227644

+ Q1: Nhiệt lượng đun nóng thiết bị

+ Q2: Nhiệt lượng đun nóng giỏ

+ Q3: Nhiệt lượng đun nóng bao bì sắt tây

+ Q4: Nhiệt lượng đun nóng sản phẩm đồ hộp

+ Q5: Nhiệt lượng đun nóng nước trong thiết bị

+ Q6: Nhiệt lượng mất mát do tỏa nhiệt ra môi trường

a Tính Q 1: Nhiệt lượng đun nóng thiết bị: [12, trang 11]

4 Q1 = G1 x C1 (tc - t1) Với:

G1: Khối lượng thiết bị

G1 =  x x ( D x h + R2) Trong đó:

+  : Bề dày thiết bị, = 5 (mm)

+  : Khối lượng riêng của thép,  = 7850 (kg/m3)

+ D: Dường kính trong của thiết bị, D = 1500 (mm)

+ R: Bán kính trong của thiết bị, R = 750 (mm)

+ h: Chiều cao của thiết bị, h = 2000 (mm)

G2: Khối lượng giỏ có đục lổ 60%

G2 = 0,4x x x ( D x h + R2) Trong đó:

+  : Bề dày,  = 3 (mm)

+ : Khối lượng riêng của thép,  = 7850 (kg/m3)

+ D: Dường kính trong của giỏ, D = 1400 (mm)

+ R: Bán kính trong của giỏ, R = 700 (mm)

+ h: Chiều cao của giỏ, h = 1500 (mm)

Với số hộp chứa được của nồi thanh trùng là 3026 hộp/h [mục 5.1.12]

+ G3: Khối lượng vỏ của bao bì

G3 = 3026 x 0,12 = 363,12 (kg) + C3: Tỷ lệ nhiệt của bao bì sắt tây, C3 = 0,528 (kJ/kg độ)

+ tc: Nhiệt độ của quá trình nâng nhiệt lấy bằng nhiệt độ thanh trùng, t2 = 1000C

+ t3: Nhiệt độ ban đầu của của hộp sắt tây lấy bằng nhiệt độ sản phẩm sau khi rót trong hộp nhiệt độ 350C

5 Q3 = 363,12 x 0,528 x ( 100 - 35 ) = 12462,278 (kJ)

d Tính Q 4: Nhiệt lượng đun sản phẩm: [12, trang 11]

Q4 = G4 x C4 (tc - t4) Trong đó:

G4: Khối lượng sản phẩm có trong giỏ, G4 = 0,5 x 3026 = 1513 (kg)

C4: Nhiệt dung riêng của sản phẩm, C4 = 3,56 (kJ/kg độ)

Q4 = 1513 x 3,56 x ( 100 - 35 ) =350108,2 (kJ)

e Tính Q 5: Nhiệt lượng đun nước trong nồi: [12, trang 11]

Q5 = G5 x C5 (tc - t5) Trong đó:

+ G5: Khối lượng nước trong nồi

G5 = (V2 - V1) x Với:

3  2

= 3,5325 (m3) + V1: Thể tích giỏ

3  2

= 2,308 (m3) +  : Khối lượng riêng của nước,  = 1000 (kg/m3)

G5 = (3,5325 - 2,308) x 1000 = 1224,5 (kg)

Q5 = G5 x C5 x (100 - 25) = 1224,5 x 75 = 91837,5 (kJ)

g Tính Q 6: Nhiệt lượng tổn thất ra ngoài môi trường: [13, trang 269]

Q6 = F x T x  x (tcm - tk) Trong đó:

F: Diện tích toàn phần nồi hơi

F =  x D x H = 3,14 x 1,5 x 2 = 9,42 (m2) T: Thời gian nâng nhiệt:

T =

60

10

= 6

1 (giờ)

tcm :Nhiệt độ trung bình của vỏ ngoài thiết bị, tcm = 800C

tk: Nhiệt độ môi trường, tk = 280C

 : Hệ số toả nhiệt ra môi trường xung quanh

F: Diện tích nồi thanh trùng

F =  x D2 x h = 3,14 x 1,5 x 2 = 9,42 (m2) T: Thời gian giữ nhiệt, T = 15 phút =

tcm: Nhiệt độ trung bình của vỏ thiết bị, tcm = 800C

tk: Nhiệt độ môi trường 280C

Q7 = 9,42 x

4

1

x 14,5 x (80 – 28) = 1775,7 (kJ) Chi phí hơi cho quá trình giữ nhiệt cho 1 mẻ:

Db =

9,5582730

7,1775

82,0 = 3,28 (kg/h)

❖ Công thức tính nhiệt cho quá trình sản cuất necta xoài

Công thức tính hơi trong quá trình thanh trùng:

Trong quá trình thanh trùng, cần chi phí nhiệt cho giai đoạn đun nóng và giai đoạn giữ nhiệt độ thanh trùng không đổi

a Giai đoạn nâng nhiệt:

Nhiệt lượng tiêu tốn cho giai đoạn nâng nhiệt:

Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6 + Q7

Trong đó: Q1: Nhiệt lượng đun nóng thiết bị

: Nhiệt lượng đun nóng giỏ

Q3: Nhiệt lượng đun nóng bao bì sắt tây

Q4: Nhiệt lượng đun nóng sản phẩm đồ hộp

Q5: Nhiệt lượng đun nóng nước trong thiết bị

Q6: Nhiệt lượng tổn thất ra môi trường xung quanh

Q7: Tổn thất nhiệt do hơi nóng thoát ra ngoài

●Tính Q 1 : Q1 = G1 × C1(tc - t1) [12,tr11]

Trong đó: G1:Khối lượng thiết bị (kg)

C1: Nhiệt dung của thép, C1= 0,482 KJ/kgđộ

tc: Nhiệt độ cuối cùng quá trình nâng nhiệt, lấy bằng nhiệt độ thanh trùng:

100oC

t1: Nhiệt độ ban đầu của thiết bị, t1 = 28oC

G1 = δ × ρ × (π × D × h + π × R2)

δ:Bề dày thiết bị, δ = 4mm

ρ:Khối lượng riêng của thép, ρ = 7850 kg/m3

D:Đường kính trong của thiết bị, D = 1500mm

R:Bán kính trong của thiết bị, R = 750mm

h:Chiều cao thiết bị, h = 2000mm

Thay số vào ta tính được:

G1 = 0,004 × 7850 × 3,14 × (1,5 × 2 + 0,752) = 351,25 kg

Vậy: Q1 = 351,25 × 0,482 × (100 - 28) = 12189,78 KJ

●Tính Q 2 : Q2 = G 2 × C2(tc - t2) [12,tr11]

Trong đó: G2:Khối lượng giỏ thanh trùng có đục lỗ 60%

C2: Nhiệt dung của thép C2 = 0,482 KJ/kgđộ

G2 =40% × δ × ρ × (π × Dg × h + π × Rg )

δ: Bề dày giỏ, δ = 3mm

ρ: Khối lượng riêng của thép, ρ = 7850 kg/m3

Dg: Đường kính trong của giỏ, Dg = 1400mm

Rg:Bán kính trong của giỏ, Rg = 700mm

h: Chiều cao giỏ, h = 1200mm

Thay số vào ta tính được:

G2 = 0,4 × 0,003 × 7850 × 3,14 × (1,4 × 1,2 + 0,72) = 64,19 kg

Vậy: Q2 = 64,19 × 0,482 × (100 - 28) = 2227,65 KJ

●Tính Q 3 : Q3 = G3 × C3(tc - t3) [12,tr11]

Trong đó: G3: khối lượng hộp sắt tây, G3 = 2000 × 0,13 = 260 kg

Với 2000: lượng hộp trong 1 giỏ

0,13: trọng lượng trung bình của 1 hộp

C3: nhiệt dung của sắt tây, C3 = 0,528 KJ/kgđộ

tc: nhiệt độ ban đầu hộp sắt tây bằng nhiệt độ của sản phẩm, tc= 40oC Vậy: Q3 = 260 × 0,528 × (100 - 40) = 8236,8 KJ

●Tính Q 4 : Q4 = G4 × C4(tc - t4) [12,tr11]

Trong đó:

G4: khối lượng sản phẩm có trong giỏ, G4 = 2000 × 0,85 = 1700 kg

▪ 2000: lượng hộp trong 1 giỏ

▪ C4: nhiệt dung của sản phẩm, C4 = 1 KJ/kgđộ

▪ tc: nhiệt độ ban đầu của sản phẩm, tc = 40oC

F: diện tích toàn bộ nồi, F = л × D × H = 3,14 × 1,5 × 2 = 9,42 m2

T: thời gian nâng nhiệt, T = 10 phút = 0,167 giờ

α: hệ số toả nhiệt ra môi trường xung quanh

tcm: nhiệt độ trung bình ở vỏ ngoài thiết bị, oC

tk: nhiệt độ môi trường, 29oC

2,14,114,34

2 2

25,114,34

2 2

K: hệ số bốc hơi Với V = 0,5 m/s thì K = 0,036

F: diện tích bốc hơi: F = = 1,77 m2

p: áp suất riêng phần của hơi nước bão hoà ở nhiệt độ trung bình của quá trình bay hơi

ttb = 62,5oC =>p = 163,77 mmHg

ω: độ ẩm tương đối của không khí: 70%

p': áp suất hơi của không khí ở nhiệt độ môi trường xung quanh 30,043 mmHg

Thời gian giữ nhiệt T = 15 phút = 0,25 giờ

tcm: nhiệt độ trung bình ở vỏ thiết bị, tcm = 100oC

α = 9,3 + 0,058 × (100 - 29) = 13,418 KCal/m2

Q8 = 9,42 × 0,25 × 13,418 × (100 - 29) × 4,19 = 9400,50 KJ

● Nhiệt cung cấp cho nước bay hơi:

r: ẩn nhiệt hoá hơi ở 100oC, r = 539 KCal/kgđộ

W: lượng ẩm bốc hơi từ nồi

3  2

nn

hn i i

Q Q D

49,2658150

,9400

92,15

=

T D

D h

Q10 = Do × i

Trong đó: Do = D1 + D2 = 479,72 + 15,92 = 495,64 kg i: hàm nhiệt của nước ngưng ở 100oC, i = 100 KCal/kg

Vậy: Q10 = 495,64 × 100 × 4,19 = 207673,37 KJ