Chuong 4 Thiet ke cong nhe

 Công là công cụ, máy móc, nhà xưởng. Nghệ là trí tuệ, cách thức, phương pháp, chế tạo ra sảnphẩm  Công nghệ có 4 yếu tố chính:  Nguyên liệu : đặc điểm của nguyên liệu và những biếnđ

 Công là công cụ, máy móc, nhà xưởng.

 Nghệ là trí tuệ, cách thức, phương pháp, chế tạo ra sảnphẩm

 Công nghệ có 4 yếu tố chính:

 Nguyên liệu : đặc điểm của nguyên liệu và những biếnđổi của nguyên liệu trong quá trình chế biến

 Qui trình công nghệ : phương pháp, cách thức, để làm rasản phẩm (phần mềm) → Qui trình công nghệ có thể thayđổi

 Máy móc, thiết bị, dụng cụ (trang bị kỹ thuật) : có nhiềuloại sản phẩm không có máy móc, thiết bị thì không cho rasản phẩm được (Ví dụ sản xuất bia) Trang bị kỹ thuật làphần cứng

 Kinh tế : quản lý, điều hành xí nghiệp, tiêu thụ sảnphẩm: nói đến hiệu quả sản xuất, quảng cáo, đào tạo, …Công nghệ không có tính kinh tế sẽ không thành công Vídụ: Nhà máy không bán được sản phẩm sẽ bị phá sản

 Mô hình hệ thống hóa khái niệm công nghệ:

 Ví dụ: Từ bột mì → bột nhào: gia công.

 Từ bột mì → bánh mì: chế biến

 Ví dụ: Chiên mì ăn liền: dầu gì, lượng dầu chiên, nhiệtđộ chiên, thời gian chiên → bí quyết công nghệ

II Thiết kế công nghệ

1 Lựa chọn năng suất

a Định nghĩa: Năng suất là lượng sản phẩm mà nhà máy

có thể sản xuất ra trong một đơn vị thời gian (Năng suấtcũng có thể biểu thị bằng lượng nguyên liệu tiêu thụ trongmột đơn vị thời gian)

Các quá trình biến đổi

Máy móc, thiết bị

Tổ chức sản xuất, kinh tếHiệu quả kinh tế

Hệ thống kiểm tra chất lượng

Ví dụ: tấn/h, tấn/ngày, tấn/năm, m3/h, lít/h, m3/ngày, …( thường dùng thời gian là h, ca, năm).

b Các loại năng suất :

 Năng suất lý thuyết: là năng suất lớn nhất mà nhàmáy có thể đạt tới trong điều kiện sản xuất lý tưởng(làm việc 24h/ngày, 365 ngày/năm)  không dùng trongthực tế sản xuất

 Năng suất thiết kế: là năng suất nhà máy có thểđạt được trong những điều kiện sản xuất bình thường(máy móc không bị hỏng, không bị gián đoạn bởi nhữnglý do không được tính trước: máy hỏng đột xuất, cúpđiện, nước, thiếu nguyên liệu, …) Thời gian sản xuấtkhoảng 300 ngày/năm (1 ngày có nhiều ca) (số ngày cònlại nhà máy sẽ nghỉ lễ, đại tu, tiểu tu, vệ sinh thiết bị)

Lượng sản phẩm/năm

 năng suất thiết kế tính để biết còn trong thực tế khóđạt được

 Năng suất thực tế: mang tính thực tế hơn so với năngsuất thiết kế Năng suất thực tế chỉ lấy 90% năng suấtthiết kế có khả năng đạt được Trong thực tế cũng khôngđạt tới 90% trong thời gian đầu

Ví dụ:

Năm 1: NSTT = 50% NSTK Năm 2: NSTT = 75% NSTK

Năm 3: NSTT = 90% NSTK

Năng suất thiết kế = Năng suất lý thuyết (h)  giờ/ca

 ca/ngày  ngày/năm

 Năng suất tối thiểu: là năng suất tương ứng với năngsuất hòa vốn (Lượng sản phẩm sản xuất ra khi tiêu thụtiền lời đủ bù lại chi phí trong quá trình hoạt động) Khichọn năng suất thiết kế cho nhà máy không thể nhỏhơn năng suất hòa vốn.

c Cơ sở để lựa chọn năng suất thiết kế:

Dựa vào các yếu tố:

 Nhu cầu của thị trường đối với sản phẩm (hiện tại,tương lai, thành phố, nông thôn, trong nước, quốc tế)

 Khả năng chiếm lĩnh thị trường của nhà máy

 Khả năng cung cấp các yếu tố đầu vào (nhất lànguyên liệu): phải đạt số lượng, chất lượng, ít nhất phải >

10 năm

 Khả năng mua công nghệ và thiết bị có năng suấtphù hợp

 Năng lực tổ chức, điều hành nhà máy, nhân công, …

 Khả năng vốn đầu tư: thường phân kỳ đầu tư (đầu tưtừng giai đoạn):

 Năm 1: 50% Năng suất thiết kế

 Năm 2: 75% Năng suất thiết kế

 Năm 3: 90% Năng suất thiết kế

 Ưu điểm: giảm rủi ro khi thị trường biến động, có thờigian để đào tạo công nhân, củng cố bộ máy tổ chức,giảm vốn đầu tư ban đầu

 Nhược điểm: có thể bị cạnh tranh

 Trong thiết kế chiến lược sản xuất cho nhà máy phảichú ý phân kỳ đầu tư

2 Lựa chọn mặt hàng sản xuất

Khi thiết kế năng suất nhà máy, thì chọn một sản phẩmđể làm cơ sở thiết kế nhưng khi thực hiện thì một nhà máykhông nên chọn một sản phẩm, mà phải chọn nhiều sảnphẩm nhưng các sản phẩm này có mối quan hệ với nhau.

Ví dụ: nhà máy sản xuất mì ăn liền, kết hợp với cháo ăn

liền, phở ăn liền, …

3 Nguyên liệu – Sản phẩm

a Nguyên liệu:

 Giới thiệu tổng quát các nguyên liệu chính, nguyênliệu phụ, phụ gia của nhà máy

Ví dụ: nhà máy sản xuất bia có nguyên liệu chính là

nước, malt, nguyên liệu phụ là gạo, phụ gia là chất chovào để cải thiện về hương vị, màu sắc (caramel)

 Giới thiệu thành phần, tính chất, đặc điểm, tiêu chuẩncủa nguyên liệu trong thực phẩm, cách và nguồn thu muanguyên liệu, cách bảo quản nguyên liệu

b Sản phẩm: chính phẩm, thứ phẩm, phế phẩm, cách xử

lý, thời gian bảo quản, phương pháp bảo quản

4 Qui trình công nghệ

a Những nguyên tắc để lựa chọn quy trình công nghệ : cùng

một sản phẩm có thể dùng những QTCN khác nhau, phươngpháp khác nhau để sản xuất QTCN có thể đơn giản hayphức tạp Cho nên khi thiết kế nhà máy phải chọn QTCN dựatrên những nguyên tắc sau:

 QTCN phải thể hiện được mức độ hiện đại, mới, đượcthiết lập từ những kết quả, thành tựu của nghiên cứukhoa học, sáng tạo, đồng thời phải được qua thực tế sảnxuất chứng minh có hiệu quả

 QTCN có khả năng sử dụng nguyên liệu tối đa, hiệusuất cao, tốn ít thiết bị và năng lượng

 QTCN có thể tận dụng các phế liệu một cách hợp lýđồng thời có khả năng xử lý phế liệu đó thành sảnphẩm mới

Ví dụ: nhà máy xay xát  cám  trích ly dầu

Nhà máy dầu cặn xà phòng  sản xuấtxà phòng

bánh dầu  thức ăn gia súc

 QTCN phải có mức độ cơ giới hóa cao, sản xuất liêntục Hiện nay quan tâm đến tự động hóa và bán tự động

 QTCN có giá thành chuyển nhượng thấp, phù hợp vớivốn đầu tư

 Hiện nay có nhiều QTCN trong nước vẫn sản xuất được,giá chuyển nhượng thấp, phù hợp với điều kiện Việt Nam

b Cơ sở để lựa chọn QTCN :

 Tham khảo sách giáo khoa, sách chuyên môn, tạp chíkhoa học công nghệ

 Tài liệu:

 Lấy từ catalog, trong các cuộc hội thảo, hội nghị,triển lãm.

 Thu thập trong quá trình tham quan nhà máy, xínghiệp trong nước và nước ngoài

 Từ tài liệu tìm được, phân tích ưu nhược điểm của từngQTCN  lựa chọn QTCN thích hợp

c Cách mô tả QTCN :

QTCN được mô tả bằng các quá trình, và liên hệ có logicgiữa đầu vào và đầu ra

Có 2 cách mô tả:

 Cách 1: dạng sơ đồ khối nghĩa là biểu diễn các quátrình biến đổi thành động từ

Ví dụ: Qui trình công nghệ sản xuất nước tương bằng

phương pháp hóa học

 Cách 2: dạng sơ đồ thiết bị  biểu biễn sự kết nốicủa các thiết bị (Ví dụ)

 Thường dùng cách 1.

d Thuyết minh QTCN : nhằm nêu mục đích, nhiệm vụ, chỉ

tiêu cần đạt được

Yêu cầu: rõ ràng, mạch lạc, tránh sự trùng lắp Có thể

thuyết minh từ khâu nguyên liệu đến sản phẩm hoặc trìnhbày từng công đoạn

 Nguyên liệu: tính chất, và yêu cầu chất lượng củanguyên liệu

 Ơû mỗi công đoạn:

 Mục đích và bản chất của quá trình

 Các quá trình biển đổi

 Các thông số của quá trình đó

 Thiết bị

Ví dụ 1: trong QTSX mì ăn liền có quá trình: cán thô,

cán tinh, cán bán tinh  có tác dụng nhào trộn tăng tính dẻo

 giảm kích thước từ từ, phá vỡ bọt khí, tránh vỡtrong quá trình chiên

Ví dụ 2: trong QTSX tinh bột từ khoai mì

 Giai đoạn ngâm rửa:

 Mục đích: làm sạch, khi ngâm nước vào  dễxay nghiền và khi nghiền hạt tinh bột dễ tách ra

 Các biến đổi: vật lý

 Giai đoạn cắt khúc:

 Mục đích: nhỏ  dễ xay nghiền

 Các biến đổi: vật lý (thay đổi hình dạng)

 Dựa vào mục đích của từng quá trình, những biến đổicủa nguyên liệu trong quá trình ấy  lựa chọn thiết bịthích hợp

Ví dụ: Các quá trình phân riêng: lắng, lọc, ly tâm, …

Các quá trình làm nhỏ: xay, nghiền, …

III Tính cân bằng vật chất

 Khi tính cân bằng vật chất có nhiều cách tính:

 Dựa vào công thức tính toán có sẵn

 Dựa vào số liệu có sẵn của nguyên liệu ban đầu

 Dựa vào số liệu có sẵn của sản phẩm rồi tính ngượctừ dưới lên

hoạt động liên tục trong 3 ca (mỗi ca 8 tiếng)

1 Sơ đồ qui trình công nghệ

2 Các thông số tính toán

Bảng 2.1: Độ ẩm của bột mì và của bán thành phẩm qua

các công đoạn

4 Mì sau khi cắt định lượng 34%

5 Mì sau khi nhúng nước lèo 44%

Bảng 2.2: Tỉ lệ hao hụt thành phẩm qua các công đoạn

Năng suất bình quân cho một dây chuyền sản xuất:

- Khối lượng bột cho một mẻ trộn bột: 128 Kg

- Lượng nước dùng cho một cối trộn: 1 2

 B: lượng bột nhào (kg)

 W1: độ ẩm yêu cầu của bột nhào

 W2: độ ẩm ban đầu của bột nguyên liệu

- Lượng dầu shorterning sử dụng: 20 22kg/ me��

- Số mẻ sản xuất: 2830 mẻ/ ca sản xuất

Bảng 2.3: Tỉ lệ nguyên liệu trong các công đoạn trong 1 ca

sản xuất

STT Nguyên liệu Khối lượng

13 Carboxyl Metyl Cenlulose (CMC) 3.75

14 Butyl hydroxy toluen (BHT) 0.17

Bảng 2.4: Nguyên liệu dùng làm satế:

STT Nguyên liệu Khối lượng (kg)

Bảng2.5: Nguyên liệu dùng làm bột nêm:

STT Nguyên liệu Khối lượng (kg)

Bảng 2.6: Tổng hợp các nguyên liệu trong một ca sản xuất

STT Nguyên liệu Khối lượng (kg)

3 Nước trộn bột 1178

4 Phụ gia trong nước trộn 92.32

5 Phụ gia trong nước lèo 88.56

6 Phụ gia trong gói bột nêm 149.9

7 Phụ gia trong gói xa tế 102.85

3 Tính nguyên liệu – sản phẩm ở từng công đoạn sản xuất

3.1 Trộn bột :

- Lượng bột sau khi trộn (khối lượng bột nhào):

bo� t/ nha� o bo� tm� n��� ctro� n

G G G 3740 1178 4918(kg) 

- Lượng nước sử dụng để pha nước trộn:

n��� cpha n��� ctro� n phu� gia

G G G 1178 92.3 1085.7(kg) 

- Lượng bột hao hụt trong quá trình trộn:

hao/ tro� n bo� t/ nha� o

0.5

G G x0.5% 4918x 24.59(kg)

100

3.2 Cán – cắt bột:

- Lượng bột đi vào hệ thống cán cắt:

bo� t/ ca� n bo� t/ nha� o ha� o/ tro� n

G G G 4918 24.59 4893.41(kg) 

- Lượng bột hao hụt trong quá trình cán cắt:

ca� n hao/ ca� t

G G G 4893.41 24.67 4648.74(kg) 

- Lượng mì sợi sau khi hấp:

bo� t/ nha� o m�/sauha� p m�/ha� p

- Lượng nước bám vào sợi mì khi hấp:

n��� c/ ha� p m�/sauha� p m�ha� p

G G G 5357.87 4648.74 709.13(kg) 

3.4 Quạt ráo – cắt định lượng:

- Khối lượng mì sợi sau khi cắt định lượng:

ha� p m�/sauca� t m�/sauha� p

- Lượng nước tách ra trong quá trình quạt ráo:

n��� c/ qua� t m� / sauha� p m�/sauca� t

G G G 5357.87 4789.61 568.26(kg) 

3.5 Nhúng nước lèo:

- Khối lượng mì sau khi nhúng nước lèo:

- Lượng nước bám vào sợi mì sau khi nhúng nước lèo

n��� c/ nhu� ng m� / saunhu� ng m�/sauca� t

- Khối lượng nước dùng để pha nước lèo:

n��� cpha n��� cle� o phu� gia

G G G 862.19 88.56 773.63(kg) 

3.6 Quạt ráo – vô khuôn:

- Khối lượng mì sợi sau khi quạt ráo:

nhu� ng m�/sauqua� t m� / saunhu� ng

- Lượng nước tách ra sau khi quạt:

n��� c/ qua� t m�/saunhu� ng m� / sauqua� t

G G G 5644.90-4863.30 781.60(kg)

3.7 Chiên:

- Khối lượng mì sau khi chiên:

qua� t m�/sauchie� n m� / sauqua� t

- Lượng nước tách ra trong quá trình chiên:

n��� c/ chie� n m�/sauqua� t m�/sauchie� n

G G G 4863.30 3292.86 1570.44(kg) 

- Lượng dầu thấm vào mì sau khi chiên:

m�/sauchie� n da� u/ chie� n

- Lượng chất béo (lipid) của bột mì 2%

- Lượng chất béo của mì sợi sau khi chiên 15%

- Lượng dầu còn trong trong chảo chiên:

da� uhao da� u da� u/ chie� n

G G G 617 428.07 188.93(kg) 

3.8 Sản phẩm:

- Trong quá trình chiên có 0.5% lượng mì bị hao hụt do cháykhét

- Khối lượng sản phẩm thu được :

m�/sauchie� n da� uchie� n tha� nhpha� m

G G G 3292.86 428.07 3720.93(kg) 

- Khối lượng mì chính phẩm:

ch� nhpha� m sa� npha� m

95

G 95%G 3720.93 3534.88(kg)

100

- Khối lượng mì thứ phẩm:

th�� pha� m sa� npha� m ch� nhpha� m

G G G 3720.93 3534.88 186.05(kg) 

Bảng 3.1: Bảng tóm tắt qua từng công đoạn

Công đoạn Bước thực hiện Giá trị (Kg)

Trộn bột Lượng bột sau khi trộnLượng nước sử dụng 4918.001085.70

Cán – cắt Lượng bột đi vào hệ thống cắt 4893.41

Hấp chín Lượng mì sợi đi vào hệ thốnghấp

Lượng mì sợi sau khi hấp

4648.745357.87Quạt ráo –

Cắt định Lượng sợi mì sau khi cắt địnhlượng 4789.61568.26

lượng Lượng nước tách ra

Nhúng nước

lèo

Lượng mì sau khi nhúng nước lèoLượng nước dùng để pha nướclèo

5644.90773.63Quạt ráo –

Vô khuôn Lượng mì sau khi quạt ráoLượng nước tách ra sau khi quạt 4863.30781.60

Chiên Lượng mì sau khi chiênLượng dầu thấp vào mì

Lượng dầu tồn trong chảo

3292.86428.07188.93Sản phẩm Lượng chính phẩm thu đượcLượng phế phẩm thu được 3534.88186.05

IV Tính toán và lựa chọn thiết bị

Phân biệt:

 Thiết bị là không có động cơ

 Máy là thiết bị có động cơ

 Dụng cụ là bộ phận đi kèm

1 Nguyên tắc tính toán và lựa chọn thiết bị :

 Dựa vào lượng bán thành phẩm và thành phẩm  Xácđịnh năng suất của thiết bị  Lựa chọn và dựa vào kinhnghiệm

 Tại sao phải tính và lựa chọn thiết bị:

 Cùng một quá trình sẽ có nhiều nhóm thiết bị khácnhau

 Có nhiều hãng cung cấp (cùng 1 máy)

 Tuổi thọ và năng suất của thiết bị: lựa chọn sao chotránh thiết bị bị hư hỏng trước khi dự đoán

 Khi tính toán, lựa chọn thiết bị cần chú ý:

 Năng suất phù hợp (luôn chọn số thiết bị là sốnguyên, luôn chọn năng suất máy lớn hơn năng suấtyêu cầu) Sau đó có thể xét đến diện tích chiếm chỗ,năng lượng tiêu hao cho máy hoạt động

 Máy cho sản phẩm có chất lượng đạt yêu cầu

 Tuổi thọ của máy phù hợp với họat động của nhàmáy, dễ sử dụng, dễ sữa chửa, thay thế phụ tùng(tránh lọai máy móc, thiết bị phức tạp, phụ tùng thaythế phụ thuộc vào nước ngoài)

 Máy móc phải được trang bị đầy đủ thiết bị kiểm tra,

đo lường

 Phải lựa chọn thiết bị chính trước Sau đó căn cứ vàokhỏang cách của các thiết bị trong nhà máy ta chọn

thiết bị trung gian (băng tải, gàu tải, băng chuyền), vựachứa

 Sau khi lựa chọn xong, ta lập bảng tổng hợp, ghi chép lạicác thông số:

 Nhãn hiệu, nơi sản xuất, năm sản xuất

 Năng suất

 Kích thước chính của thiết bị: chiều dài, chiều rộng,chiều cao, đường kính, trọng lượng để bố trí mặt bằng,chiều cao nhà máy cho hợp lý cũng như quyết định hìnhthức vận chuyển đến nhà máy

 Công suất, số vòng quay, …, nếu trong nhà máy đãgắn sẵn động cơ thì phải ghi lại các thông số chính củađộng cơ

 Đối với các thiết bị điện cần ghi bề mặt truyềnnhiệt(để sau này tính lại cân bằng nhiệt, nhiên liệutiêu thụ)

 Ghi các đường kính của ống dẫn nước, hơi nước,nhiên liệu, khí, để lập hồ sơ và chọn ống thích hợp

 Ghi số lượng máy cho từng quá trình ứng với năngsuất

 n = Q/q, trong đó: Q là năng suất nhà máy ứng vớitừng quá trình, q là năng suất của máy được chọn, n làsố nguyên dương

 Giá thành: có thể chọn thiết bị trong nước nếu đạtyêu cầu  giảm giá thành

Bảng tổng hợp:

Sốlượng

Hãngcungcấp

NămSX

Côngsuất

Kíchthước

Trọnglượng

2 Nguyên tắc bố trí thiết bị trong phân xưởng

Việc bố trí thiết bị trong phân xưởng có liên quan đếnnhiều vấn đề:

 Công nghệ

 Thao tác vận hành, sữa chữa  Nếu xếp đặt hợp lý thìthao tác thoải mái, ít gây ra tai nạn

 Thông gió, ánh sáng tự nhiên

 Mỹ quan: sắp xếp gọn gàng, màu sắc hài hòa, thôngthoáng  tạo sự hấp dẫn, thoải mái khi làm việc

a Nguyên tắc về công nghệ :

 Các máy móc, thiết bị phải được xếp đặt một cáchliên tục theo đúng qui trình công nghệ Máy này nối tiếpmáy kia một cách hợp lý, đường đi không được cắt nhauhoặc bố trí theo hình xoắn ốc Các dây chuyền phứctạp, dài có thể bố trí theo đường dích dắc, dây chuyềnđơn giản thì bố trí theo đường thẳng

Ví dụ :

 Ví dụ bố trí đúng qui cách

 Ví dụ bố trí không đúng qui cách

 Tùy thuộc vào nguyên liệu, dây chuyền có thể bốtrí trên 1 tầng hoặc nhiều tầng