Tính chọn thiết bị trong quá trình sản xuất sữa tiệt trùng UHT

Chương 4. TÍNH CHỌN THIẾT BỊ Lịch làm việc của nhà máy: - Sữa tiệt trùng UHT: 90 tấn/ngày, mỗi ngày sản xuất 3 ca, mỗi ca 2 mẻ, 15 tấn/mẻ. - Bơ không lên men : 9 tấn bơ thành phẩm/ngày, mỗi ngày sản xuất 3 ca, mỗi ca 2 mẻ, 1,5 tấn/mẻ. - Sữa bột gầy: 18 tấn sữa bột thành phẩm/ngày. mỗi ngày sản xuất 3 ca, mỗi ca 2 mẻ, 3 tấn/mẻ. - Mỗi tháng làm việc trung bình 25 ngày - Mỗi năm làm việc trung bình 300 ngày Tính chọn thiết bị trong quá trình sản xuất sữa tiệt trùng UHT [18] Bảng 4.1: Khối lượng nguyên liệu và bán thành phẩm đi vào các thiết bị trong quy trình sản xuất sữa tiệt trùng UHT tính cho 1000kg sản phẩm Thiết bị Lượng nguyên liệu, bán thành phẩm kg lit Gia nhiệt 939,5 912.14 Phối trộn 1013.1 983.6 Bài khí 1010.57 981.14 Đồng hóa 1008.55 979.17 Tiệt trùng 1006.53 977.22 Đóng gói 1005.02 975.75 (Chọn khối lượng riêng trung bình của sữa là 1,03 kg/lit) Bảng 4.2: Khối lượng nguyên liệu và bán thành phẩm đi vào các thiết bị trong quy trình sản xuất 1 mẻ sữa tiệt trùng UHT (15000Kg sản phẩm) Thiết bị Lượng nguyên liệu, bán thành phẩm kg Lit Gia nhiệt 14092.5 13682.04 Phối trộn 15196.54 14753.93 Bài khí 15158.57 14717.06 Đồng hóa 15128.26 14687.63 Tiệt trùng 15098.02 14658.27 Đóng gói 15075.38 14636.29 (Chọn khối lượng riêng trung bình của sữa là 1,03 kg/lit) Bồn chứa sữa nguyên liệu - Lượng sữa nhập liệu trong một mẻ: V1 = 6210,9 l - Ta chọn thể tích thiết bị vượt 20% thể tích thực tế: V1’= 6210,9 * 120% = 7453,1 l. - Chọn 2 bồn Tetra Alsafe LA của Tetra Pak có - Các thông số kỹ thuật: - Thể tích: 8000 l - Vật liệu chế tạo làm bằng thép không rỉ AISI 304. Thiết bị gia nhiệt bản mỏng - Lượng sữa vào thiết bị gia nhiệt trong một mẻ: 6210,9 l - Lượng nước vào thiết bị gia nhiệt trong một mẻ: 7887 l - Chọn thời gian gia nhiệt trong 15 phút - Năng suất thiết bị gia nhiệt là: N2 = 7887 *(60/15) = 31548 l/h. - Chọn thiết bị có năng suất vượt 20% năng suất thực tế: N2’ = 31548* 120% = 37857,6 l/h - Chọn thiết bị gia nhiệt bản mỏng có năng suất 40000l/h Thiết bị phối trộn cho sữa tiệt trùng UHT - Lượng nguyên liệu dạng bột cần trộn nhiều nhất là khi trộn sữa có đường, lượng nguyên liệu dạng bột cần trộn trong 1 mẻ: M bột = 1091,7 + 457,5 + 15,22 = 1564.42 kg/mẻ - Chọn thời gian phối trộn là 1giờ. - Mỗi lần trộn cần 20 phút bơm nước vào bồn trộn, 40 phút đổ bột và 30 phút bơm tuần hoàn. Þ Năng suất đổ bột = 1564,42 / 40 = 39,11 kg/phút - Năng suất thiết bị: N3= 14753,93 * (60/ 60) = 14753,93 l/h. - Chọn thiết bị có năng suất vượt 20% năng suất thực tế: N3’= 14753,93 * 120% = 17704,7 l/h - Chọn thiết bị phối trộn Tetra Almix 10 của Tetra Pak, năng suất đổ bột 50 kg/phút, năng suất trộn 18 000 l/h - Các thông số kỹ thuật: +Thể tích bồn trộn 1000l. + Đường kính ống vào và đường kính ống rời bồn trộn: 63,5mm + Aùp suất sữa vào bồn trộn: 0,5 bar + Aùp suất sữa rời bồn trộn: 1 bar + Công suất motor khuấy: 36 kW + Điện áp 220 – 440VAC, tần số 50 – 60Hz + Vật liệu chế tạo: các bộ phận tiếp xúc trực tiếp với sản phẩm làm bằng thép không rỉ AISI 316, các bộ phận khác làm bằng thép không rỉ AISI 304. + Kích thước thiết bị: D x B x H =2713 x 1831 x 3020mm - Thông số khi vận chuyển thiết bị: + Khối lượng thiết bị: 1100 kg + Khối lượng có bao bì vận chuyển: 1450kg + Thể tích: 14,6 m3 Thiết bị bài khí - Thể tích sữa cần bài khí trong một mẻ: 14717,06 l - Chọn thời gian bài khí là 1 giờ. - Năng suất của thiết bị: N4= 14717,06 * (60/ 60) = 14717,06 l/h - Chọn thiết bị có năng suất vượt 20% năng suất thực tế: N4’ = 14717,06 * 120% = 17660,4 l/h - Chọn thiết bị bài khí Tetra Alrox Lacta của Tetrapak năng suất 18000 l/h. Thiết bị đồng hóa cho sữa tiệt trùng UHT - Lượng sữa vào thiết bị đồng hóa trong một mẻ: 14687.63 l - Chọn thời gian đồng hóa trong 1giờ. - Năng suất thiết bị đồng hóa là: N5 = 14687.63 * (60/60) = 14687.63 l/h. - Chọn thiết bị có năng suất vượt 20% năng suất thực tế: N5’ = 14687.63 * 120% = 17625,156 l/h - Chọn thiết bị đồng hóa Tetra Alex 30 của Tetra Pak có năng suất 18000l/h. - Các thông số kỹ thuật: +Áp lực đồng hóa cấp 1 là 160 bar + Công suất động cơ N = năng suất * áp lực đồng hóa / 30600 N = (18000*160) / 30600 = 94,12 kW ( theo công thức của Tetra Pak) + Nước làm mát (áp lực >3 bar, nhiệt độ 250C): 330 lit/giờ + Lượng hơi nước tiệt trùng thiết bị (áp lực 3 bar): 25 kg/giờ + Kích thước thiết bị: dài 2670mm, rộng 1700mm, cao 1250mm + Kích thước không gian đặt thiết bị: dài 4300mm, rộng 3300mm, cao 1700mm - Thông số khi vận chuyển thiết bị: + Khối lượng thiết bị 3845kg + Khối lượng bao bì vận chuyển: 500kg + Thể tích : 11,9m3 Hệ thống thiết bị tiệt trùng UHT - Lượng sữa cần tiệt trùng trong 1 mẻ: 14658.27 l - Thời gian tiệt trùng 1 mẻ: 1 giờ. - Năng suất thiết bị tiệt trùng :ø N6= 14658.27 * (60/60) = 14658.27 l/h. - Chọn thiết bị có năng suất vượt 20% năng suất thực tế: N6’ = 14658.27 * 120% = 17589,92 l/h - Chọn thiết bị tiệt trùng UHT Tetra Therm Aseptic VTIS10 của Tetra Pak năng suất 18000 l/h. Thiết bị rót sữa tiệt trùng UHT - Chọn dạng bao bì đóng gói là bao bì giấy 7 lớp của Tetra Pak, thể tích 200ml và 1000ml. - Thể tích sữa cần rót trong một mẻ: 14636.29 l - Sữa tiệt trùng UHT được bơm vào 2 thiết bị rót với thể tích bằng nhau. Thể tích sữa tiệt trùng UHT vào một thiết bị rót: 14636.29 / 2 = 7318,145 l - Thời gian rót: 1giờ - Năng suất thiết bị rót : N7= 7318,145 * (60/ 60) = 7318,145 l - Chọn thiết bị có năng suất vượt 20% năng suất thực tế: N7’ = 7318,145 * 120% = 8781,77 l/h - Máy rót A3/Speed của Tetra Pak: + Loại bao bì sử dụng: hộp 1000ml + Năng suất: 12000 hộp/giờ (12000 l/h) + Công suất: 22kW Bơm dùng để bơm nước và sữa vào bồn trộn - Thể tích nước tối đa trong 1 lần trộn: 7887 lit - Thời gian bơm nước vào bồn trộn 10 phút - Năng suất bơm là: 7887 * 60/ 10 = 47322 l/h - Chọn bơm có năng suất vượt 20% năng suất thực tế: N8’ = 47322 * 120% = 56786,4 l/h - Chọn bơm LHK-20 của hãng Alfa Laval + Năng suất : 65 m3/giờ + Vật liệu: AISI 316 + Tốc độ quay: 3000 vòng/phút + Công suất động cơ: 4 Kw Tính chọn thiết bị trong quá trình sản xuất sữa bột [18] Bảng 4.3: Khối lượng nguyên liệu và bán thành phẩm đi vào các thiết bị trong quy trình sản xuất sữa bột tính cho 1000kg sản phẩm Thiết bị Lượng nguyên liệu, bán thành phẩm Kg lit Gia nhiệt 11930.8 11583.3 Li tâm 11912.91 11565.93 Phối trộn 10882.75 10565.78 Thanh trùng 10860.99 10544.65 Cô đặc 10844.71 10528.84 Sấy 2033.021 1973.807 Rây 1006 Bao gói 1000.778 (Chọn khối lượng riêng trung bình của sữa là 1,03 kg/lit) Bảng 4.4: Khối lượng nguyên liệu và bán thành phẩm đi vào các thiết bị trong quy trình sản xuất sữa bột gầy tính cho 3000Kg sản phẩm Thiết bị Lượng nguyên liệu, bán thành phẩm Kg lit Gia nhiệt 35792.4 34749.9 Li tâm 35738.73 34697.8 Phối trộn 32648.26 31697.34 Thanh trùng 32582.98 31633.96 Cô đặc 32534.13 31586.53 Sấy 6099.062 5921.42 Rây 3018.93 - Bao gói 3002.333 - (Chọn khối lượng riêng trung bình của sữa là 1,03 kg/lit) Thiết bị gia nhiệt - Thể tích sữa cần gia nhiệt trong một mẻ là: 34749.9 (l) - Tổng thời gian bơm sữa qua thiết bị gia nhiệt là 30 phút Þ Năng suất thiết bị gia nhiệt N1 = 34749.9 * (60/30) = 69499,8 (l/h) - Chọn thiết bị gia nhiệt có năng suất vượt 15% N1’= 69499,8 * 115% = 79924,77 - Chọn thiết bị truyền nhiệt bản mỏng Tetra Plex C10 của TetraPak - Các thông số kỹ thuật: + Năng suất tối đa: 80000 l/h + Vật liệu chế tạo: thép không rỉ AISI316 + Kích thước thiết bị: dài 1500mm, rộng 830mm, cao 2160mm + Đường kính ống: 76mm + Kích thước tấm truyền nhiệt: dài 1500mm, rộng 500mm + Bề mặt truyền nhiệt mỗi tấm: 0,62 m2 + Bề dày mỗi tấm: 0,5 – 0,7 mm + Công suất bơm: 2 kW- Mỗi ngày có 4 mẻ sản xuất Thiết bị li tâm - Thể tích sữa cần li tâm trong một mẻ: 34697.8 (l) - Tổng thời gian li tâm là 1 giờ ÞNăng suất thiết bị li tâm là N2 = 34697.8 * (60/60) = 34697.8 l/h - Chọn thiết bị có năng suất vượt 15% năng suất thực tế N2 ‘= 34697.8 * 115% = 39902,47 l/h - Chọn thiết bị Tetra Alfast Plus của TetraPak năng suất 40000 l/h - Các thông số kỹ thuật: + Năng suất: 5000 - 75000 l/h + Công suất: 0,5 kW Thiết bị phối trộn - Lượng sữa vào thiết bị phối trộn trong một mẻ: 31697.34(l) - Thời gian trộn là 1 giờ. ÞNăng suất trộn là N3 = 31697.34 * (60/60) = 31697.34 l/h - Chọn thiết bị có năng suất vượt 15% năng suất thực tế N3’= 31697.34 * 115% = 36451,94 l/h - Chọn thiết bị phối trộn là bồn hình tru đứngï có cánh khuấy. Năng suất trộn 40000l/h vận hành ở chế độ chân không để tránh tạo bọt, hấp thụ khí vào sữa. Hệ thống thiết bị thanh trùng - Lượng sữa cần thanh trùng trong 1 mẻ: 31633.96 (l) - Thời gian thanh trùng 1 mẻ là 1 giờ - Năng suất thiết bị thanh trùng: N4= 31633.96 * (60/60) = 31633.96 l/h - Chọn thiết bị có năng suất vượt 15% năng suất thực tế N4’= 31633.96 * 115% = 36379.05 l/h - Chọn thiết bị thanh trùng Tetra Therm Lacta 10 của TetraPak năng suất 40000 l/h. - Các thông số kỹ thuật: + Năng suất thiết bị: 5000 – 70000 l/h + Nhiệt độ gia nhiệt sơ bộ: 700C + Lượng hơi nước cần dùng (3 bar) : 110 kg/h + Công suất điện: 25 kW + Điện áp: 380 hoặc 400 VAC, tần số 50 Hz + Các đường ống dẫn sữa được làm bằng thép không rỉ AISI316 Thiết bị cô đặc - Thể tích sữa vào thiết bị cô đặc trong một mẻ: 31586.53 (l) - Thời gian cô đặc 1 mẻ: 1 giờ. - Năng suất thiết bị cô đặc : N5 = 31586.53 * (60/60) = 31586.53 l/h - Chọn thiết bị có năng suất vượt 15% năng suất thực tế N5’= 31586.53 * 115% = 36324.5 l/h - Đặt hàng thiết bi cô đặc màng rơi ba cấp của APV với năng suất 40000 l/h. Thiết bị sấy phun - Khối lượng sữa vào thiết bị sấy trong một mẻ: 6099.062 kg - Thời gian sấy: 1 giờ. - Năng suất thiết bị N6= 6099,062 * (60/60) = 6099.062 kg/h - Chọn thiết bị có năng suất vượt 15% năng suất thực tế N5’= 6099.062 * 115% = 7013.92 kg/h - Đặt hàng thiết bị sấy phun kèm theo tạo hạt có năng suất sấy 7500kg/h Thông số : +Độâ ẩm nguyên liệu vào 50% +Độ ẩm thành phẩm 3% +Năng suất: 5000 kg/h Tính chọn thiết bị trong quá trình sản xuất bơ [18] Bảng 4.5: Khối lượng nguyên liệu và bán thành phẩm đi vào các thiết bị trong quy trình sản xuất bơ tính cho 1000kg sản phẩm Thiết bị Lượng nguyên liệu, bán thành phẩm Kg lít Trộn 2046.52 2109.82 Bài khí 2043.46 2106.66 Thanh trùng 2041.41 2104.55 Xử lí nhiệt 2037.33 2100.34 Tạo hạt 2032.24 2095.09 Bao gói 1001 Bảng 4.6: Khối lượng nguyên liệu và bán thành phẩm đi vào các thiết bị trong quy trình sản xuất 1 mẻ (3000Kg sản phẩm) Thiết bị Lượng nguyên liệu, bán thành phẩm Kg lit Trộn 6139.57 6329.46 Bài khí 6130.37 6319.97 Thanh trùng 6124.24 6313.65 Xử lí nhiệt 6111.99 6301.02 Tạo hạt 6096.72 6285.28 Bao gói 3003 (Chọn khối lượng riêng củahỗn hợp cream là 0.97 kg/l) Thiết bị trộn - Thể tích cream cần trộn trong một mẻ là: 6329.46 (l) - Thời gian trộn là 20 phút Þ Năng suất thiết bị phối trộn N1= 6329.46 * (60/20) = 18988.38 (l/h) - Chọn thiết bị trộn hình trụ có cánh khuấy loại 20000 (l) của TetraPak Thiết bị bài khí -Thể tích cream vào thiết bị bài khí mẻ: 6319.97 l - Thời gian bài khí là 20 phút ÞNăng suất thiết bị bài khí là N2= 6319.97 * (60/20) = 18959.91 l/h - Chọn thiết bị Tetra Alrox Lacta (model 500) của TetraPak năng suất 20000l/h + Năng suất :1000 - 20000 l/h + Lượng nước lạnh cần cung cấp: 3000l/h ở 22oC Thiết bị thanh trùng - Lượng cream cần thanh trùng trong 1 mẻ: 6313.65(l) - Thời gian thanh trùng 1 mẻ là 20 phút - Năng suất thiết bị thanh trùng: N4= 6313.65 * (60/20) = 18940.95 (l/h) - Chọn thiết bị thanh trùng Tetra Therm Lacta 10 của TetraPak năng suất 20000l/h - Các thông số kỹ thuật: + Năng suất thiết bị: 5000 – 45000 l/h + Nhiệt độ gia nhiệt sơ bộ:700C + Lượng hơi nước cần dùng (3 bar): 110 kg/h + Công suất điện: 25 kW + Điện áp: 380 hoặc 400 VAC, tần số 50 Hz + Các đường ống dẫn sữa được làm bằng thép không rỉ AISI316 Thiết bị xử lí nhiệt - Lượng cream cần xử lí nhiệt trong 1 mẻ: 6301.02 l - Thời gian xử lí nhiệt 1 mẻ là 5giờ - Chọn thiết bị xử lí nhiệt là bồn hình trụ có vỏ áo và cánh khuấy có thể tích là 8000 (l) . Thiết bị tạo hạt và xử lí - Khối lượng hỗn hợp cream vào thiết bị tạo hạt trong một mẻ: 6096.72 kg - Thời gian tạo hạt và xử lí: 1 giờ - Năng suất thiết bị tạo hạt : N5 = 6096.72* (60/ 60) = 6096.72 kg/h. - Chọn thiết bị tạo hạt và xử lí bơ liên tục của Invensys APV năng suất 7000 kg/h - Tthông số kỹ thuật: + Năng suất: 500 - 12000 kg/h Thiết bị bao gói - Khối lượng bơ vào thiết bị bao gói trong một mẻ: 3003 kg - Thời gian bao gói: 1 giờ. - Năng suất thiết bị N6= 3003* (60/60) = 3003 kg/h - Chọn thiết bị bao gói loại CAF-2 của hãng APV năng suất 4000kg/h +Năng suất thiết bị: 270 thùng/giờ ( 1350 – 6750 kg/h).