PHẦN III. CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT SỮA TƯƠI THANH TRÙNG
3.3. Tính toán cân bằng vật chất cho quy trình công nghệ
3.3.1. Tính cho 100kg sữa nguyên liệu
Giả sử quy trình công nghệ có các giá trị tổn thất như sau:
Tổn thất Giá trị tổn
thất (%) Trên đường ống từ thiết bị chứa sữa nguyên liệu đến thiết bị chuẩn
hóa, % khối lượng so lượng sữa trước khi vào đường ống
0.1
Quá trình chuẩn hóa, % khối lượng so với lượng sữa trước chuẩn hóa
0.2
Trên đường ống từ thiết bị phối trộn đến thiết bị bài khí, % khối lượng so lượng sữa trước khi vào đường ống
0.1
Quá trình bài khí, % khối lượng so với lượng sữa trước bài khí, % khối lượng so lượng sữa trước khi vào đường ống
0.9
Trên đường ống từ thiết bị bài khí đến thiết bị đồng hóa, % khối lượng so lượng sữa trước khi vào đường ống
0.1
Quá trình đồng hóa, , % khối lượng so với lượng sữa trước đồng hóa 0.2 Trên đường ống từ thiết bị đồng hóa đến thiết bị thanh trùng, % khối
lượng so lượng sữa trước khi vào đường ống
0.1
Quá trình thanh trùng, % khối lượng so với lượng sữa trước thanh 0.2
trùng
Trên đường ống từ thiết bị thanh trùng đến thiết bị đóng gói, % khối lượng so lượng sữa trước khi vào đường ống
0.1
Quá trình đóng hộp, % khối lượng so với lượng sữa trước đóng hộp 0.5 Bảng 3.3.1 Tổn thất trong quá trình sản xuất
Thành phần sữa nguyên liệu :
Hàm lượng chất khô: 13%
Protein tổng: 3.5%
Chất béo: 3.9%
Thành phần sản phẩm:
Chất béo: 3.5%
Carbon hydrate: 4.8%
Protein: 3.5%
3.3.1.1. Tổn thất trên đường ống từ bồn chứa nguyên liệu đến thiết bị chuẩn hóa
Lượng sữa tổn thất trên đường ống từ bồn chứa nguyên liệu đến thiết bị chuẩn hóa là:
d1=0.1%×m=0.001×100= 0.1 (kg) Trong đó:
- mlà 100kg sữa tươi nguyên liệu Khối lượng sữa vào thiết bị chuẩn hóa:
m1 = m- d1=100-0.1=99.9 (kg)
Tổn thất trong quá trình chuẩn hóa: q1= 0.5%
Ta có sơ đồ nguyên lý hiệu chỉnh chất béo như sau:
GVHD: Lê Th H ng Ánhị Hồng Ánh ồng Ánh 38
Phối trộn 90.1 kg sữa gầy
0.05% chất béo
98.8 kg sữa 3.5% chất béo
Khối lượng sữa sau chuẩn hóa có hàm lượng chất béo 3.5%:
m2=99.9100×98.8 ×100−1000.5= 98.50(kg) Khối lượng cream thu được:
m3=99.9100×1.2 ×100−1000.5= 1.19 (kg)
3.3.1.2. Tổn thất trên đường ống từ thiết bị chuẩn hóa đến thiết bị bài khí:
Lượng sữa tổn thất trên đường ống từ thiết bị chuẩn hóa đến thiết bị bài khí là:
d2=0.1%×m2=0.001×98.50= 9.85 (kg) Khối lượng sữa vào thiết bị bài khí:
m4= m2-d2= 98.50-9.850=88.65 (kg) Tổn thất trong quá trình bài khí:
q2=0.9%×m4=0.009×88.65= 0.80(kg) Khối lượng sữa sau quá trình bài khí:
m5= m4 - q2 = 88.65-0.80= 87.86(kg)
3.3.1.3. Tổn thất trên đường ống từ thiết bị bài khí đến thiết bị đồng hóa:
d3=0.1%×m5 = 0.001×87.86= 0.09(kg) 100 kg sữa
3.9% chất béo
9.9 kg cream 39% chất béo
1.2 kg cream 39% chất béo
Khối lượng sữa vào thiết bị đồng hóa:
m6 = m5-d 3 = 87.86 -0.09 = 87.77(kg) Tổn thất trong quá trình đồng hóa:
q3=0.2%×m6 = 0.002×87.77= 0.18 (kg) Khối lượng sữa sau quá trình đồng hóa (kg):
m7 = m6- q3 = 87.77-0.18 = 87.59 (kg)
3.3.1.4. Tổn thất trên đường ống từ thiết bị đồng hóa đến thiết bị thanh trùng:
d4=0.1%×m7 = 0.001×87059= 0.09 (kg) Khối lượng sữa vào thiết bị thanh trùng:
m8 = m7-d4 = 87.60-0.09 = 87.51 (kg) Tổn thất trong quá trình thanh trùng:
q4=0.2%×m8 = 0.002×87.51= 0.18 (kg) Khối lượng sữa sau quá trình thanh trùng:
m9 = m8-q4 = 87.51-0.18 = 87.33 (kg)
3.3.1.5. Tổn thất trên đường ống từ thiết bị thanh trùng đến thiết bị đóng hộp:
d5=0.1%×m9 = 0.001×87.33= 0.09 (kg) Khối lượng sữa vào thiết bị đóng hộp:
m10 = m9-d5 = 87.33-0.09 = 87.24 (kg) Tổn thất trong quá trình đóng hộp:
q5=0.5%×m10 = 0.005×87.24= 0.44 (kg) Khối lượng sữa sau quá trình đóng hộp:
m11 = m10-q5 = 87.24-0.44 = 86.80 (kg) 3.3.2. Tính theo năng suất của nhà máy
Nhà máy có năng suất 20 tấn sữa nguyên liệu/ca, dựa vào kết quả tính toán trên ta có:
Quá trình Tính cho 100 kg sữa nguyên liệu (kg)
Tính theo năng suất (kg/ca)
Nhập liệu 100 20000
Chuẩn hóa 99.9 19980
Bài khí 88.65 17730
Đồng hóa 87.77 17554
Thanh trùng 87.50 17500
Đóng hộp 87.24 17448
Sản phẩm 86.81 17362
Bảng 3.3.2 Khối lượng nguyên liệu từng công đoạn 3.4. Lựa chọn thiết bị
Tỉ trọng của sữa (ở 15.5oC) được tính theo công thức :
15.5 100 3
( / ) 0.93 1.608
oC
d g cm
F SNF W
Trong đó:
F (fat): hàm lượng chất béo trong sữa (% khối lượng)
SNF (solid non fat): hàm lượng các chất khô không béo trong sữa (% khối lượng)
W (water): hàm lượng nước trong sữa (% khối lượng) Chọn: F = 3,9 %
SNF = 9.1%
W = 87%
Do đó:
100 3.9
0.93+ 9.1
1.608+87 = 1.032 (g/cm3)
[1]
3.4.1 Bồn nhập liệu
Khối lượng sữa nhập liệu trong một ca: 20000 kg Thể tích sữa nhập liệu trong một ca:
Vnl = 200001.032 = 19379.8 (lít) Chọn thiết bị có thể tích:
Vtb= Vnl + 20%Vnl = 19379.8 + 0.2×19379.8 = 23255.76 (lít) Chọn bồn chứa có thể tích sử dụng: 25000 lít
3.4.2 Quá trình chuẩn hóa
Khối lượng nguyên liệu cần chuẩn hóa: 19980 kg Thể tích sữa cần chuẩn hóa trong một ca:
Vch = 199801.032 = 19360.5 (lít) Năng suất của thiết bị là:
Nch=19360.57 ¿2765.79 (l/h) Năng suất thiết bị thực tế cần chọn là:
Nch= 2765.79 + 0.2×2765.79 = 3318.95 (l/h)
Chọn thiết bị ly tâm tiêu chuẩn hóa tự động có năng suất 5000 l/h.
3.4.3 Quá trình bài khí
Khối lượng nguyên liệu vào thiết bị bào khí là: 17730 kg Thể tích sữa cần bài khí trong một ca là:
Vbk = 177301.032 = 17180.23 (lít) Năng suất của thiết bị là:
Nch=17180.237 ¿2454.3 (l/h)
Năng suất thiết bị thực tế cần chọn là:
Nch= 2454.3 + 0.2×2454.3 = 2945.16 (l/h) Chọn máy thiết bị bài khí có năng suất 3000 l/h.
3.4.4 Quá trình đồng hóa
Khối lượng sữa vào quá trình đồng hóa: 17009.7 kg Thể tích nguyên liệu được đồng hóa:
Vdh = 175541.032 = 17009.7 (lít) Năng suất của thiết bị là:
Nch=17009.77 ¿2429.96 (l/h) Năng suất thiết bị thực tế cần chọn là:
Nch= 2429.96+ 0.2×2429.96= 2915.95 (l/h) Chọn thiết bị đồng hóa 2 cấp có năng suất 3000 l/h.
3.4.5 Quá trình thanh trùng
Khối lượng nguyên liệu cần thanh trùng trong một ca là: 17500kg Thể tích nguyên liệu:
Vtt = 175001.032 = 16957.4 (lít) Năng suất của thiết bị là:
Nch=16957.47 ¿2422.49 (l/h) Năng suất thiết bị thực tế cần chọn là:
Nch= 2422.49 + 0.2×2422.49 = 2907 (l/h)
Chọn thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm có năng suất 3000 l/h.
3.4.6 Quá trình đóng gói
Khối lượng sữa cần đóng gói trong một mẻ: 17448 kg Thể tích sữa cần đóng gói trong một mẻ:
Vbg = 174481.032 = 16907 (lít) Năng suất của thiết bị là:
Nch=169077 ¿2415.3 (l/h)
Năng suất thiết bị thực tế cần chọn là:
Nch= 2415.3+ 0.2×2415.3= 2898.36 (l/h)
Chọn thiết bị đóng gói vô trùng TeTra Park có năng suất 3000 l/h.
Thể tích mỗi hộp: 250 ml
Năng suất thiết bị: 12000 hộp/h