Đồ án Thiết kế phân xưởng sản xuất kem

Quá trình đồng hoá (gồm tổn thất trong thiết bị và đường ống) 0.5 Quá trình thanh trùng (gồm tổn thất trong thiết bị và đường ống) 0.5 Quá trình ủ chín (gồm tổn thất trong thiết bị và đường ống) 0.5 Quá trình lạnh đông sơ bộ 1.0 Quá trình rót hộp/đổ khuôn 1.5 Bảng 3.2: Tiêu hao các nguyên liệu khác : Quá trình Nguyên liệu phụ Đơn vị đo Liều lượng Gắn que Que kem % số que 102 Gắn bao bì cho kem que Bao bì plastic % số bao bì plastic 104 3.3. Tính cho 100 kg hỗn hợp nguyên liệu: Hỗn hợp nguyên liệu gồm : 12% béo, 11% MSNF, 15% đường, 0.4% chất ổn định, 0.4% chất nhũ hoá. Tỉ trọng của hỗn hợp nguyên liệu d = 1.0953 (kg/l hỗn hợp) Tính lượng nguyên liệu cần dùng: Lượng đường: 15% * 100 = 15 (kg). Chất ổn định: 0.4% * 100 = 0.4 (kg). Chất nhũ hoá: 0.4% * 100 = 0.4 (kg). Lượng cream: x (kg). Lượng sữa tươi: y (kg). Lượng bột sữa gầy: z (kg). Phương trình khối lượng của hỗn hợp: x + y + z = 100 – (15 + 0.4 + 0.4) (1). Cân bằng lượng MSNF (từ 3 nguồn : sữa tươi, bột sữa gầy, cream). 6.3%x + 8.7%y + 97%z =11% * 100 (2). Cân bằng lượng béo (từ 3 nguồn : sữa tươi, cream, bột sữa gầy) : 30%x + 3.5%y + 1%z = 12% * 100 (3). Từ 3pt trên ta có : x = 34.6 kg, y = 44.6 kg, z = 5 kg. Tính lượng khí cần cho phối trộn 100kg hỗn hợp nguyên liệu : Giả sử thể tích hỗn hợp nguyên liệu sau khi phối trộn với không khí tăng thêm 100% so với hỗn hợp trước khi nạp khí : Vkk = 100% Vhh đầu Tính lượng kem tạo ra từ 100kg hỗn hợp nguyên liệu : Lượng hỗn hợp sau quá trình phối trộn : 100*(100 – 1.5)/100 = 98.5(kg). Lượng hỗn hợp sau quá trình đồng hoá : 98.5*(100 – 0.5)/100 = 97.5 (kg). Lượng hỗn hợp sau quá trình thanh trùng : 97.5 *(100– 0.5)/100 = 97 (kg). Lượng hỗn hợp sau quá trình ủ chín : 97*(100 – 0.5)/100 = 96.5 (kg). Thể tích hỗn hợp sau khi phối trộn với không khí(dhh = 1.0953kg/l, Vkk = 100%Vhh đầu ) : 200% * 96.5/1.0953 = 176.2 (l). Thể tích hỗn hợp sau quá trình lạnh đông sơ bộ : 176.2 * (1 – 0.01) = 174.4 (l). Thể tích hỗn hợp sau quá trình rót hộp/đổ khuôn : 174.4 * (1- 0.015) = 171.8 (l). Bảng 3.3 : Tiêu hao các thành phần nguyên liệu trong 100kg hỗn hợp nguyên liệu : Nguyên liệu Khối lượng trong 100kg hỗn hợp nguyên liệu(kg) Sữa tươi 44.6 Bột sữa gầy 5 Cream 34.6 Đường 15 Chất ổn định 0.4 Chất nhũ hoá 0.4 Màu 0.01 Hương liệu 0.3 3.4. Tính theo năng suất phân xưởng : Chọn năng suất của phân xưởng là 60000 lít kem/ngày. Trong đó, kem que 21000 lít/ngày, kem hộp : 39000 lít/ngày. Khối lượng hỗn hợp nguyên liệu cần dùng : Thể tích hỗn hợp trước quá trình rót :60000/(1 – 0.015) = 60914 (lít). Thể tích hỗn hợp trước quá trình lạnh đông sơ bộ : 60914/(1 – 0.01) = 61529 (lít). Lượng hỗn hợp sau quá trình ủ chín : 61529*1.0953/200% = 33697 (kg). Lượng hỗn hợp trước quá trình ủ chín : 33697/(1 – 0.005) = 33866 (kg). Lượng hỗn hợp trước quá trình thanh trùng : 33866/(1 – 0.005) = 34036 (kg). Lượng hỗn hợp trước quá trình đồng hoá : 34036/(1 – 0.005) = 34207 (kg). Lượng hỗn hợp trước quá trình phối trộn : 34207/(1 – 0.015) = 34728 (kg). Tính toán các thành phần nguyên liệu cần dùng : Lượng đường : 34728 *15/100 = 5209.2 kg. Chất ổn định : 34728 *0.4/100 = 139 kg. Chất nhũ hoá : 139 kg. Cream : 34728 *34.6/100 = 12016 kg. Sữa tươi : 34728 *44.6/100 = 15489 kg. Bột sữa gầy : 34728 *5/100 = 1736.4 kg. Lượng không khí cần phối trộn : Vkk = 100%Vhh = 100%*m/d = 100% * 33697/1.0953 = 30765 (lít/ngày). Tính toán các nguyên liệu phụ(bao bì chứa kem) : Số que kem :102%* 21000/0.1 =214 200 que ( 1 que có thể tích 100ml). Số lượng bao bì plastic bao que kem : 104%*21000/0.1 = 218 400 cái. 3.5. Bảng phân phối lượng nguyên liệu cho 1 ca, 1 ngày sản xuất: Bảng3.4: kế hoạch sản xuất: Ngày nghỉ Số ngày Số ngày trong năm 365 Chủ nhật 52 Tết 30, 1, 2, 3 tết 4 Lễ 1/1, 30/4, 1/5, 2/9, 26/3(âm lich 5 Bảo trì máy 12 Nguyên nhân khác Cúp điện, đột xuất 8 Số ngày sản xuất trong năm :284 ngày Mỗi ngày làm việc 3 ca , 8giờ/ca Bảng3.5: phân phối nguyên liệu cho 1 ca sản xuất ; Nguyên liệu Lượng cho 1 ngày (kg) Lượng cho 1 ca(kg) Hỗn hợp nguyên liệu 34728 11576 Sữa tươi 15489 5163 Cream 12016 4005.3 Bột sữa gầy 1736.4 578.8 Đường 5209.2 1736.4 Chất ổn định 139 46.5 Chất nhũ hoá 139 46.5 Màu 3.5 1.17 Hương liệu 104 34.7 Phần 4: CHỌN THIẾT BỊ Lịch làm việc của phân xưởng : Mỗi ngày làm việc 3 ca, mỗi ca 8 giờ. Ca 1: bắt đầu từ 6 giờ sáng đến 2 giờ chiều. Ca 2: bắt đầu từ 2 giờ chiều đến 10 giờ tối. Ca 3: bắt đầu từ 10 giờ tối đến 6giờ sáng. Mỗi ngày sản xuất 60000 lít kem trong 3 ca, mỗi ca 1 mẻ, mẻ sản xuất 20000 lít kem. Bảng 4.1: Bảng phân chia lượng hỗn hợp trước mỗi quá trình: Thứ tự Quá trình Lượng hỗn hợp/ngày. Thể tích hỗn hợp nguyên liệu (lít/ca) 1 Phối trộn 34728 (kg) 10569 2 Đồng hoá 34207 (kg) 10411 3 Thanh trùng 34036 (kg) 10358.2 4 Uû chín 33866 (kg) 10306.5 5 Lạnh đông sơ bộ 61529 (lít) 20510 6 Sản xuất kem que 21000 (lít) 7000 7 Sản xuất kem hộp 39000(lít) 13000 4.1.Tính chọn thiết bị chính: 4.1.1 Thiết bị phối trộn: Lịch làm việc của thiết bị: Mỗi ngày 3 ca, mỗi ca 1 mẻ, mỗi mẻ 2 lần trộn. Khối lượng bột sữa cho 1 mẻ trộn là 578.8 kg. Chọn thời gian bơm sữa là 20 phút, thời gian đổ bột là 10 phút, thời gian bơm tuần hoàn là 20 phút. Khi đó: Năng suất đổ bột: 578.8/10 =58 kg/ph. Năng suất trộn trong 1 lần trộn: 10569/(2*20/60) = 15853.5 l/h. ®Chọn thiết bị phối trộn Tetra Almix 10 của hãng TetraPak, năng suất đổ bột 70 kg/phút, năng suất trộn 20000 l/h. Các bộ phận chính của thiết bị: Bồn trộn thể tích 1000 l vận hành ở chế độ chân không để tránh tạo bọt, hấp thụ khí vào sữa; trên đỉnh bồn trộn có 2 đường ống vào cho nguyên liệu lỏng. Bồn chứa thể tích 20000 l, số lượng : 3 bồn dùng chứa sữa khi trộn và khi bơm tuần hoàn giữa bồn trộn và bồn chứa. Kích thước bồn chứa: cao 3430mm, đường kính 2134mm. Motor khuấy trong mỗi bồn có công suất 2,25 kW. Bơm chân không và hệ thống điều khiển chân không, công suất 6 kW. Bơm sữa vào bồn trộn: năng suất 35000 l/h, công suất 4 kW. Bơm sữa rời bồn trộn: năng suất 35000 l/h, công suất 4 kW. Bơm sữa rời bồn chứa (đến thiết bị thanh trùng): năng suất 20000 l/h, công suất 3,6 kW. 2 silo sữa bột thể tích 2000 l, có van điều khiển lượng bột vào bồn trộn. Các thông số của thiết bị: Kích thước đường ống vào và đường ống rời bồn trộn: 63,5 mm Kích thước đường ống vào bồn trộn cho nguyên liệu lỏng 51mm và 38 mm Aùp suất sữa vào bồn trộn 0,5 bar Aùp suất sữa rời bồn trộn 1,0 bar Công suất điện tiêu hao: 30 kW, trong đó công suất motor khuấy là 30 kW Điện áp tiêu thụ: 220 – 440 VAC, tần số 50 – 60 Hz Vật liệu chế tạo: các bộ phận tiếp xúc trực tiếp với sản phẩm làm bằng thép không rỉ AISI316, các bộ phận khác làm bằng thép không rỉ AISI304 Kích thước thiết bị: ( dàixrộngxcao,bao gồm bồn trộn, silo bột, cầu thang đến silo bột) : 2938 x 1401 x 3020(mm). Khối lượng thiết bị: 1100 kg Khối lượng có bao bì vận chuyển: 1450mm Thể tích 14,6 m3. Hình ảnh thiết bị (xem phần phụ lục1). Thiết bị gia nhiệt cho quá trình trộn nguyên liệu: Lượng sữa tươi mỗi lần trộn: 5163/2 = 2581.5( kg) ® thể tích sữa tươi mỗi lần trộn: 2581.5/1.03 = 2506.3 (lít) Chọn tổng thời gian gia nhiệt là 20 phút( chính là thời gian bơm tuần hoàn). Þ Năng suất thiết bị gia nhiệt = = 7520 (l/h). Chọn thiết bị gia nhiệt bản mỏng Tetra Plex C6 của Tetra Pak, năng suất 15000 l/h. Các thông số của thiết bị: Năng suất tối đa: 15000 l/h Vật liệu chế tạo: thép không rỉ AISI316 Kích thước thiết bị: dài 1500mm, rộng 520mm, cao 1420mm Đường kính ống: 51mm Kích thước tấm truyền nhiệt: dài 1000mm, rộng 250mm Bề mặt truyền nhiệt mỗi tấm: 0,18 m2 Bề dày mỗi tấm: 0,5 – 0,7 mm Công suất bơm: 2 kW. Thiết bị đồng hoá: Thể tích hỗn hợp nguyên liệu vào thiết bị đồng hoá trong 1 mẻ sản xuất là 10411(l). Chọn : Thiết bị đồng hoá 2 giai đoạn, áp lực đồng hoá của giai đoạn đầu là 200 bar . Chọn thời gian đồng hoá 1 mẻ là 60 phút. ®Năng suất thiết bị đồng hoá = = 10411 l/h ÞChọn thiết bị đồng hoá Tetra Alex của Tetra Pak, năng suất 12000 l/h. Các thông số của thiết bị: Công suất động cơ: N = năng suất*áp lực đồng hoá / 30600 (kW) = 10411*200/30600 = 68 (kW) Chọn động cơ có công suất 68 kW. Kích thước thiết bị : dài 2240mm, rộng 1400mm, cao 1080mm Khối lượng thiết bị 1695 kg, khối lượng tính đến động cơ 2285 kg Khối lượng bao bì vận chuyển: 500kg. Lượng hơi nước tiệt trùng thiết bị (áp lực 3 bar): 25 kg/h Thể tích : 9,2 m3 Thiết bị thanh trùng: Thể tích hỗn hợp nguyên liệu vào thiết bị thanh trùng trong 1 mẻ sản xuất: 10358.2 (l). Chọn: Thiết bị thanh trùng bản mỏng. Chế độ thanh trùng: nhiệt độ thanh trùng 850C, thời gian lưu nhiệt 15s. Tổng thời gian thanh trùng 1 mẻ: 60 phút. ®Năng suất thiết bị thanh trùng: 10358.2 (l/h) ÞChọn thiết bị thanh trùng Tetra Therm Lacta 10 của Tetra Pak, năng suất 12000 l/h. Các thông số kĩ thuật: Năng suất thiết bị: 12000 l/h Nhiệt độ gia nhiệt sơ bộ:700C Nhiệt độ thanh trùng: 850C, thời gian giữ nhiệt 15s. Nhiệt độ làm nguội: 40C. Lượng hơi nước cần dùng (áp suất hơi 3 bar): 110 kg/h Lượng nước làm nguội cần dùng: 13000 l/h Công suất điện: 25 kW Điện áp: 380 hoặc 400 VAC, tần số 50 Hz Vật liệu các đường ống dẫn sữa : thép không rỉ AISI316 Kích thước thiết bị: dài 3000mm, rộng 1000mm, cao 1800mm. Thiết bị ủ chín: Thể tích hỗn hợp cần ủ cho 1 mẻ: 10306.5 lít Chọn : 4 bồn ủ, dung tích mỗi bồn 3000 lít với các thông số kĩ thuật sau Thời gian ủ 1mẻ: 5 giờ. Nhiệt độ ủ: 40C. Nhiệt độ nước làm lạnh: 20C. Công suất motor khuấy: 5kW. Điện áp: 220-400 V, tần số 50hz. Kích thước: cao 2500mm, đường kính 1500mm. Thiết bị lạnh đông sơ bộ: Thể tích hỗn hợp nguyên liệu cần lạnh đông sơ bộ trong mỗi mẻ sản suất: 20510 lít. Thời gian lạnh đông cho mỗi mẻ là 6h. Do đó, năng suất thiết bị lạnh đông sơ bộ = 20510 / 6 = 3418.5 ( l/h) ÞChọn 2 thiết bị lạnh đông sơ bộ Hoyer Frigus KF 3000 C/F của hãng Tetra Pak, năng suất mỗi thiết bị 3000 l/h. Các thông số của thiết bị: Over-run: 100%. Vật liệu: thép không rỉ. Công suất motor: 7 kw. Công suất máy nén: 15kw. Công suất thiết lập: 24 kw. Kích thước (dàixrộngxcao): 3000x1500x2850(mm). Khối lượng thiết bị: 1000 kg 4.1.7 Thiết bị sản xuất kem que: Thể tích kem cần sản xuất kem que mỗi mẻ là 7000 lít. Chọn : Thời gian hoạt động của thiết bị là 6h trong mỗi mẻ, liên tục, thể tích 1 kem que là 100ml ® năng suất thiết bị: 7000*1000/(6*100) = 11 666 sản phẩm/h. Þ Chọn thiết bị sản xuất kem que Hoyer Rollo 23 của hãng Tetra Pak. Các thông số của thiết bị: Năng suất: 12000 sp/h. Tác nhân lạnh: R 404 A, NH3. Nhiệt độ bồn tác nhân lạnh: -450C. Công suất: 20 kW. Có bộ phận bao gói tự động. Hình dạng thiết bị:( phụ lục 2) Thiết bị sản xuất kem hộp: Thể tích kem cần rót hộp mỗi ca là 13000 lít. Chọn: thời gian hoạt động của thiết bị là 6h trong mỗi ca, hoạt động liên tục® năng suất rót 13000/6 = 2166.7 l/h. Chọn 3 dạng hộp: 2l, 1l, 450 ml; mỗi ca sản xuất ra 1 dạng kem hộp Þ Chọn thiết bị rót kem Hoyer Comet của TetraPak có năng suất rót 2500 l/h. Thiết bị Hoyer Comet gồm 2 bộ phận : Rót và đóng nắp hộp: Bộ phận rót gồm 4 phễu rót, rót vào 4 hàng hộp ® tốc độ rót mỗi phễu là 2500/4 = 625 l/h. + Năng suất sản phẩm: kem hộp 450ml: 5556 hộp/h (ca 1) Kem hộp 1000ml:2500 hộp/h (ca 2) Kem hộp 2000 ml: 1250 hộp/h(ca 3) + Công suất: 10 kW Thiết bị lạnh đông kết thúc kem hộp: Thể tích kem hộp cần lạnh đông kết thúc trong 1 ca là 13000 lít. Chọn thời gian lạnh đông kết thúc là 1 giờ. Vậy mỗi ca (hoạt động liên tục 6 giờ) có 6 mẻ lạnh đông kết thúc và thể tích kem cần lạnh đông tương ứng với mỗi mẻ là 13000/6 = 2167 lít. Do đó năng suất của thiết bị lạnh đông là 2167 l/h. Þ Chọn thiết bị lạnh đông kết thúc dạng tunnel Hoyer Straight line của Tetra Pak, năng suất 3000l/h. Kích thước thiết bị: dài 3m, rộng 2m, cao 2m. Các hộp kem từ thiết bị rót được chuyển đến thiết bị dạng tunnel này để lạnh đông kết thúc. Hình dạng thiết bị:(phụ lục 2) 4.2 Tính chọn thiết bị phụ: 4.2.1 Bồn bảo quản sữa tươi: Thể tích sữa tươi cho 1 ngày sản xuất: 15489/1.03 = 15038 lít. Thời gian bảo quản sữa tươi tối đa là 1 ngày. ® Chọn 2 bồn chứa sữa tươi với các thông số kĩ thuật: Dung tích: 10000 lít. Bồn chứa có lớp vỏ áo để làm lạnh sữa về nhiệt độ 2 – 40C. Tác nhân làm lạnh: nước lạnh. Kích thước: đường kính 2000 mm, chiều cao 3500 mm. Bồn bảo quản cream: Khối lượng cream cho 1 ngày sản xuất: 12016 kg ≈ 10971 lít. Thời gian bảo quản cream tối đa là 1 ngày. ® Chọn 2 bồn chứa cream với các thông số kĩ thuật: Dung tích: 650 lít . Bồn chứa có lớp vỏ áo để làm lạnh cream ở nhiệt độ 2 – 40C. Tác nhân làm lạnh: nước lạnh. Kích thước: đường kính 1000 mm, chiều cao 1000 mm. Thiết bị CIP: Chọn thiết bị Tetra Alcip 100 của TetraPak năng suất 45000 l/h, được chia thành 6 dãy A, B, C, D, E, F; năng suất mỗi dãy là 7000 l/h. Trong đó: Dãy A: khu chứa nguyên liêu ban đầu Dãy B: khu phối trộn nguyên liệu. Dãy C: khu gồm các thiết bị đồng hoá, thanh trùng. Dãy D: khu gồm các thiết bị ủ và lạnh đông sơ bộ. Dãy E: khu sản xuất kem que Dãy F: khu sản xuất kem hộp. Thông số kỹ thuật mỗi dãy: Bơm trung tâm: năng suất 45000 l/h, công suất 11kW, điện áp 400V Bơm định lượng: công suất 0,55 kW; điện áp 400V Tủ điều khiển: 0,5 kW; điện áp 220V Lượng nước tiêu thụ (3 bar): 45000 l/h Lượng hơi tiêu thụ (3 bar): tối đa 1550 kg/h Kích thước thiết bị: dài 2m, rộng 4m, cao 3m. 4.3 Bố trí lịch làm việc cho các thiết bị: 4.3.1 Thời gian làm việc: đã bố trí trong phần chọn thiết bị. Chế độ làm việc của hệ thống CIP: - Các thiết bị tiếp xúc trực tiếp với hỗn hợp nguyên liệu có xử lý nhiệt: thiết bị thanh trùng, thiết bị gia nhiệt … có các giai đoạn CIP sau: + Tráng rửa nước ấm trong khoảng 10 phút + Bơm tuần hoàn dung dịch kiềm (NaOH) 0,5 – 1,5% trong khoảng 30 phút ở nhiệt độ 750C + Tráng rửa dung dịch kiềm bằng nước ấm trong khoảng 5 phút + Bơm tuần hoàn dung dịch acid (HNO3) 0,5 – 1% trong khoảng 20 phút ở nhiệt độ 700C + Tráng rửa dung dịch acid bằng nước lạnh trong 5 phút + Làm lạnh từ từ bằng nước lạnh trong khoảng 8 phút - Các thiết bị khác tiếp xúc trực tiếp với hỗn hợp nguyên liệu không có xử lý nhiệt: đường ống, bồn chứa, thiết bị phối trộn, thiết bị lạnh đông kem, các thiết bị rót … có các giai đoạn CIP sau: + Tráng rửa nước ấm trong khoảng 3 phút + Bơm tuần hoàn dung dịch kiềm (NaOH) 0,5 – 1,5% trong khoảng 10 phút ở nhiệt độ 750C + Tráng rửa dung dịch kiềm bằng nước ấm trong khoảng 3 phút + Tiệt trùng thiết bị bằng nước nóng 90 – 950C trong 5 phút + Làm nguội từ từ bằng nước lạnh trong khoảng 10 phút Các thiết bị sau khi CIP nếu không sử dụng ngay, sau một thời gian muốn sử dụng lại thì phải chạy nước nóng trước khoảng 10 – 30 phút. 4.3.1 Lịch làm việc: Xem phần phụ lục 1 4.4 Tính chọn kho chứa nguyên liệu và kho bảo quản kem thành phẩm: 4.4.1 Kho chứa nguyên liệu: Chọn: Thời gian dự trữ trong kho: - Sữa tươi: 1 ngày - Lecithin: 1 tháng - Sữa bột: 1 tháng - Chất ổn định và nhũ hoá: 1 tháng - Cream: 1 ngày - Màu: 1 tháng - Đường RE: 15 ngày - Hương liệu: 1 tháng Kho bảo quản sữa bột: - Khối lượng sữa bột tích trữ trong kho (1 tháng=30 ngày): 1736.4*30 = 52092 kg - Số bao 25 kg xếp trong 1m3 là 30 bao - Thể tích chiếm chỗ của sữa bột trong kho (52092/25)*(1/30) = 70 m3 - Diện tích kho (với chiều cao xếp bao là 5m, 30% diện tích cho lối đi): 70*130% / 5 = 18.2 m2 Kho bảo quản đường RE - Khối lượng đường RE tích trữ trong kho (15 ngày): 5209.2*15 =78138 kg - Số bao 50kg xếp trong 1 m3 là 16 bao - Thể tích chiếm chỗ của đường RE trong kho (78138/ 50)*(1/16) = 98 m3 - Diện tích kho (với chiều cao xếp bao là 5m, 30% diện tích cho lối đi): 98 *130% / 5 = 25.48 m2 3. Kho bảo quản phụ gia( lecithin, màu, hương liệu, chất ổn định): Lecithin: - Lượng lecithin lưu trong kho (1 tháng):139*30 = 4170 kg - Số bao 25 kg xếp trong 1m3 là 30 bao - Thể tích chiếm chỗ trong kho: 4170 /(25* 30) = 5.56 m3 - Diện tích kho (với chiều cao xếp bao là 5m, 30% diện tích cho lối đi): (5.56*130%) / 5 = 1.5 m2 Chất ổn định: tương tự như lecithin, ta có diện tích lưu kho là 1.5m2 Hương liệu, màu: tính toán tương tự như tính đối với lecithin ta có diện tích lưu kho là 2m2 Vậy tổng diện tích lưu kho cho phụ gia là: 1.5+1.5+2 = 4m2 Kho lạnh chứa kem thành phẩm: Kem hộp Hộp 450 ml: - Thời gian lưu kho: 7 ngày - Lượng hộp = 592 hộp/h = 10656 hộp/ngày - Kích thước hộp: 15x10x5cm = 750 ml - Thể tích chiếm chỗ trong kho = 10656*750*10-6 *7 = 60 m3 Hộp 1000 ml - Thời gian lưu kho: 7 ngày - Lượng hộp = 900 hộp/h = 16200 hộp/ngày - Kích thước hộp: 12x18x6cm = 1296 ml - Thể tích chiếm chỗ trong kho = 16200*1296*10-6 *7 = 147 m3 Hộp 2000ml - Thời gian lưu kho: 7 ngày - Lượng hộp =1000 hộp/h = 18000 hộp/ngày - Kích thước hộp: 12x18x12cm = 2592 ml - Thể tích chiếm chỗ trong kho = 18000 *2592*10-6 *7 = 327m3 Vậy thể tích chiếm chỗ là : 147+327 = 534 m3 - Diện tích kho (với chiều cao xếp thùng là 5m, 30% diện tích cho lối đi): 534*130% / 5 = 139 m2 Kem que - Thời gian lưu kho: 2 ngày - Thể tích mỗi que kem khi đã bao gói 150 ml. - Số que kem sản xuất trong 1 ngày 12000 que/h*18h = 216000 que/ngày - Thể tích chiếm chỗ trong kho = 180000*2*150*10-6 = 64.8 m3 - Diện tích kho cần (với chiều cao xếp bao là 5m, 30% diện tích cho lối đi): 36*130% / 5 = 17 m2 Chọn không gian chiếm chổ của thùng carton là 20% diện tích chiếm chỗ của kem que và kem hộp. Do đó, tổng diện tích cần bảo quản lạnh cho kem hộp và kem que = 1.2(139 + 17 ) = 188 m2 ®Chọn kích thước kho bảo quản kem thành phẩm: dài 14 m, rộng 13 m, cao 6m. Phần 5: TÍNH NĂNG LƯỢNG Tính toán nhiệt lượng: 1.1.Gia nhiệt trong quá trình phối trôn: - Khối lượng hỗn hợp cần trộn trong 1 ngày: m1 = 34728 kg - Nhiệt dung riêng của hỗn hợp: c1 = 3,9 kJ/kg0C (lấy bằng nhiệt dung riêng của sữa bò). - Nhiệt độ đầu vào của sữa tươi: t11 = 40C - Nhiệt độ cao nhất khi trộn: t12 = 600C - Nhiệt lượng cần cung cấp: Q1 = m1.c1.(t12 – t11) = 7 584 595.2 kJ/ ngày - Lượng hơi 3 bar cần cung cấp: H1 = 1,05 . Q1 / (0,9r1) = 4133 kg/ ngày Trong đó: Xem : tổn thất nhiệt ra môi trường ngoài 5% 0,9: lượng hơi ngưng 90% r1 = 2141 kJ/kg: ẩn nhiệt hoá hơi của nước ở áp suất 3 bar. 1.2. Gia nhiệt cream: - Khối lượng cream cần dùng trong 1 ngày: m2 = 12016 kg - Nhiệt dung riêng của cream: c2 = 3,9 kJ/kg0C - Nhiệt độ ban đầu của cream: t21 = 40C - Nhiệt độ cream sau khi đun nóng: t22 = 600C - Lượng nhiệt cần cung cấp: Q2 = m2.c2.(t22 – t21) = 2 624 294 .4kJ/ ngày - Lượng hơi 3 bar cần cung cấp: H2 = 1,05 . Q2/ (0,9r2) = 2043 kg/ ngày Trong đó: Xem: tổn thất nhiệt ra môi trường ngoài 5% 0,9: lượng hơi ngưng 90% r2 = 2141 kJ/kg: ẩn nhiệt hoá hơi của nước ở áp suất 3 bar 1.3. Thanh trùng: - Khối lượng hỗn hợp cần thanh trùng trong 1 ngày: m3 = 34036 kg - Nhiệt dung riêng của kem: c3 = 3,9 kJ/kg0C - Sau khi trao đổi nhiệt với kem đã thanh trùng, nhiệt độ kem được nâng lên khoảng t31 = 750C - Nhiệt độ thanh trùng hỗn hợp: t32 = 850C - Nhiệt lượng cần cung cấp: Q3 = m3.c3.(t32 – t31) = 1 327 404 kJ/ ngày - Lượng hơi 3 bar cần cung cấp: H3 = 1,05 . Q3 / (0,9r3) = 723.5 kg/ ngày Trong đó: Xem: tổn thất nhiệt ra môi trường ngoài 5% 0,9: lượng hơi ngưng 90% r3= 2141 kJ/kg: ẩn nhiệt hoá hơi của nước ở áp suất 3 bar 1.4. Hơi cho thiết bị CIP: Lưu lượng cho 1 lần chạy CIP là 7000 l/h hay 7000kg/h Chạy CIP cho thiết bị tiếp xúc trực tiếp với hỗn hợp nguyên liệu có xử lý nhiệt(loại 1) : Thời gian chạy CIP là 1h, trong đó các quá trình được phân chia thời gian như sau: Tráng rửa với nước ấm 500C trong 10 phút: + Lượng nước: N11 = 7000 .10 / 60 = 1167 kg + Lượng hơi 3 bar: H11 = Trong đó: c = 4,18 kJ/kgK: nhiệt dung riêng của nước t1 = 300C: nhiệt độ nước lạnh t2 = 500C : nhiệt độ nước sau khi gia nhiệt r = 2141 kJ/kg : ẩn nhiệt ngưng tụ của hơi nước 3 bar 0,9 : lượng hơi ngưng tụ 90% Þ H11 = 50,6 kg Bơm tuần hoàn dung dịch NaOH 1% ở 750C trong 20 phút: + Lượng nước N12 = 7000 .20 / 60 = 2333.5 kg + Lượng hơi 3 bar: H12 = = 278.5 kg + Lượng NaOH: Gk1 = 1%. 2333.5 = 23.5 kg Tráng rửa với nước ấm ở 500C trong 5 phút: + Lượng nước: N13 = 7000 . 5 / 60 = 583,5 kg + Lượng hơi 3 bar: H13 = = 25,3 kg Bơm tuần hoàn dung dịch HNO3 1% ở 700C trong 15 phút: + Lượng nước: N14 = 7000 . 15 / 60 = 1750 kg + Lượng hơi 3 bar: H14 = = 152 kg + Lượng HNO3 : Ga1 = 1% . 1750 = 17.5 kg Tráng rửa với nước lạnh ở 300C trong 5 phút: + Lượng nước: N15 = 7000 . 5 / 60 = 583,33 kg Làm lạnh từ từ với nước lạnh ở 300C trong 5 phút + Lượng nước: N16 = 7000 .5 / 60 = 583.5 kg Tổng lượng tiêu hao: + Nước: N1 = N11 + N12 + N13 + N14 + N15 + N16 = 7001 kg + Hơi: H1 = H11 + H12 + H13 + H14 = 506.4 kg + NaOH: Gk1 = 23.5 kg + HNO3: Ga1 = 17.5 kg Chạy CIP thiết bị tiếp xúc trực tiếp với hỗn hợp nguyên liệu không có xử lý nhiệt (loại 2) Tráng rửa với nước ấm ở 500C trong 10 phút + Lượng nước: N21 = 7000. 10 / 60 = 1167 kg + Lượng hơi 3 bar: H21 = = 50.6 kg Bơm tuần hoàn dung dịch NaOH 1% ở 750C trong 10 phút: + Lượng nước: N22 = 7000 . 10 / 60 = 1166,67 kg + Lượng hơi: H22 = = 113,89 kg + Lượng NaOH: Gk2 = 1% . 1166,67 = 11,667 kg Tráng rửa với nước ấm ở 500C trong 15 phút: + Lượng nước: N23 = 7000 . 15 / 60 = 1750 kg + Lượng hơi: H23 = = 50.6 kg Thanh trùng với nước nóng ở 950C trong 5 phút: + Lượng nước: N24 = 7000 . 5 / 60 = 583,33 kg + Lượng hơi: H24 = = 82,252 kg Làm nguội với nước ở 300C trong 20 phút: + Lượng nước: N25 = 7000 . 20 / 60 = 2333.5 kg Tổng lượng tiêu hao: + Nước : N2 = N21 + N22 + N23 + N24 + N25 = 7000.5 kg + Hơi: H2 = H21 + H22 + H23 + H24 = 297.5 kg + NaOH: Gk2 = 11,667 kg Chạy nước nóng 950C ở thiết bị thanh trùng trong 30 phút (loại 3): +Lượng nước : N3 = 7000 . 30 / 60 = 3500 kg + Lượng hơi: H3 = = 493,513 kg Bảng5.1 : Tiêu hao nước , hơi, acid, kiềm cho CIP trong 1 ngày Thiết bị Loại CIP Số lần CIP Nước (m3) Hơi (kg) NaOH 60% (kg) HNO3 60% (kg) Bồn chứa nguyên liệu 2 1 7.0005 297.5 11.667 - Phối trộn 2 6 42.003 1785 70 - Đồng hoá 1 6 42.0006 3038.4 141 105 Thanh trùng 1 6 42.003 3038.4 141 105 3 3 10.5 1480.54 - - Bồn ủ chín (4 bồn) 2 3x4 = 12 84.006 3570 282 - Lanh đông sơ bộ 2 3 42.003 1785 70 - Rót 2 6 42.003 1785 70 - Tổng cộng 311.52 16780 786 210 1.5. Chọn nồi hơi: Tổng lượng hơi sử dụng cho phân xưởng trong 1 ngày: H = H1 + H2 + H3 +HCIP = 23 679.5 kg/ ngày Lượng hơi sử dụng trung bình trong 1 giờ: Htb = 23 679.5 / 24 = 987 kg/h Chọn hệ số sử dụng đồng thời k = 1,4 Þ Năng suất hơi tối thiểu của lò hơi = 987 . 1,4 = 1381 kg/h Chọn nồi hơi SB-1500 của SAZ Boiler, số lượn