Datn san xuat con tu tinh bot san
-
Upload
lanh-nguyen -
Category
Food
-
view
289 -
download
5
description
Transcript of Datn san xuat con tu tinh bot san
Đồ án tốt nghiệp - 1 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
LỜI MỞ ĐẦU
Từ lâu, ngành công nghệ lên men nói chung và công nghệ sản xuất rượu
etylic nói riêng đã phát triển và ngày càng lớn mạnh. Với việc ứng dụng những
thành tựu của khoa học kỹ thuật vào sản xuất đã và đang tạo ra những sản phẩm
rượu etylic có chất lượng nhằm đáp ứng nhu cầu cuộc sống ngày càng cao của
con người.
Rượu là đồ uống có mặt khắp mọi nơi trên thế giới, từ những loại rất ngon và
đắt đỏ như vang, whisky, vodka cho đến những loại bình dân, luôn có mặt trong
mọi cuộc vui đến bữa ăn hằng ngày. Ở Việt Nam nghề nấu rượu cũng có từ lâu
đời trong nhân dân tạo ra các sản phẩm truyền thống có tên gọi quen thuộc là
“rượu quốc lủi ”, “rượu nút lá chuối khô ”, rượu Hoa Mai, Bầu Đá, Kim Long…
. Để có các sản phẩm rượu pha chế ngon cần phải có cồn chất lượng tốt.
Ngoài mục đích sử dụng làm đồ uống, rượu etylic còn được sử dụng trong
nhiều lĩnh vực khác như: trong công nghệ hoá chất, làm dung môi cho các phản
ứng hoá học, nguyên liệu. Đối với quốc phòng rượu etylic được dùng làm thuốc
súng không khói, nhiên liệu hoả tiễn. Trong y tế, rượu etylic là chất sát trùng
hoặc pha thuốc. Trong nông nghiệp, rượu còn dùng sản xuất thuốc trừ sâu. Đối
với ngành dệt rượu còn dùng làm thuốc nhuộm, tơ nhân tạo, dùng làm sơn vecni
trong chế biến gỗ. Trong tương lai rượu được sử dụng làm nhiên liệu sinh học vì
sản phẩm cháy không gây ô nhiễm môi trường.
Chính sự cần thiết đó nên ngành công nghệ sản xuất rượu etylic đã đem lại
thu nhập đáng kể, đóng góp to lớn trong nền kinh tế quốc dân. Có nhiều nguồn
nguyên liệu để sản xuất rượu etylic, với nền tảng của một quốc gia có nền sản
xuất nông nghiệp đã tạo nên sự đa dạng trong nguồn nguyên liệu chứa tinh bột
cung cấp cho sản xuất cồn, đặc biệt là sắn lát .
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Đồ án tốt nghiệp - 2 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
Trên cơ sở đó, em được giao nhiệm vụ “Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic
từ tinh bột năng suất 60000 lít cồn 96o/ngày”.
CHƯƠNG 1 LẬP LUẬN KINH TẾ - KỸ THUẬTLẬP LUẬN KINH TẾ - KỸ THUẬT
1.1. Vị trí địa lý [17]
Đông Hà là một thành phố trung tâm của tỉnh Quảng Trị, miền trung việt
nam. Đông Hà là trung tâm chính trị, văn hóa, xã hội, kinh tế và thương mại của
tỉnh Quảng Trị.
Đông Hà có một vị trí quang trọng, nằm ở trung độ giao thông của cả nước,
trên quốc lộ 1A nối thủ đô Hà Nội – Thành Phố Hồ Chí Minh và quốc lộ 9B trong
hệ thống xuyên Á, là điểm khởi đầu ở phía đông của trục hành lang kinh tế Đông –
Tây giữa đông bắc Thái Lan, Lào, Myanma và miền trung Việt Nam qua cửa khẩu
quốc tế Lao Bảo và các nước trong khu vực biển đông qua cảng Cửa Việt, kết thúc
ở thành phố Đà Nẵng. Từ thuận lợi về giao lưu đối ngoại, Đông Hà có khả năng thu
hút, hội tụ để phát triển kinh tế, xã hội và trở thành trung tâm phát luồng các mối
quan hệ kinh tế trong khu vực và quốc tế. Chính vì thế tỉnh Quảng Trị đã tổ chức
quy hoạch và hình thành được các Khu, Cụm công nghiệp. Đặc biệt, từ cuối năm
2006, cầu Hữu Nghị 2 hoàn thành và đưa vào khai thác, sử dụng đã mở ra hướng
giao thương thông thoáng giữa Quảng Trị với các nước trong khu vực và quốc tế.
Tỉnh Quảng Trị chỉ trong vòng 10 năm, diện tích trồng sắn đã tăng lên 11
nghìn ha. Trong đó: Đakrông 1100ha, Hải Lăng 1300ha, Hướng Hóa 4000ha, Triệu
Phong 2000ha... Ngoài ra sắn còn được trồng tại các hộ gia đình và các vùng khác
trong tỉnh và ngoài tỉnh.
Chính vì những thuận lợi trên nên việc chọn Quảng Trị là địa điểm đặt nhà
máy sản xuất cồn etylic từ nguyên liệu sắn là việc rất hợp lý và cần thiết. Qua khảo
sát thực tế trong địa bàn tỉnh, nhận thấy Khu công nghiệp Nam Đông Hà, thành phố
Đông Hà là rất thích hợp để xây dựng một nhà máy sản xuất cồn etylic từ tinh bột
(nguyên liệu sắn) năng suất 60000 lít cồn 96o /ngày.
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Đồ án tốt nghiệp - 3 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
1.2. Đặc điểm tự nhiên
Khu Công Nghiệp (KCN) Nam Đông Hà được thành lập vào năm 2004 với
tổng mức đầu tư là 118.359 tỷ đồng, diện tích 98.653 ha. Thời gian qua, tỉnh đã
quan tâm đầu tư xây dựng cơ sở hạ tầng nên KCN Nam Đông Hà đã hoàn thành hệ
thống đường bê tông thảm nhựa, cấp điện, nước và đang chuẩn bị xây dựng hệ
thống xử lý nước thải tập trung, hệ thống thoát nước...
Phía Bắc là thành phố Đông Hà, đồng thời nơi đây giáp với tuyến đường
Quốc lộ 1A thuận lợi cho giao thông, thuận tiện vận chuyển nguyên liệu và sản
phẩm.
Đông hà chịu ảnh hưởng sâu sắc của hai loại gió mùa: gió mùa đông bắc hoạt
động từ tháng 11 đến tháng 3 năm sau và gió mùa tây nam hoạt động từ tháng 4 đến
tháng 9. Hướng gió chính là hướng Đông - Nam.
Nhiệt độ trung bình hàng năm: 26-340C
Độ ẩm tương đối trung bình năm: 80-85%.
1.3. Vùng nguyên liệu
Với vị của trí nhà máy thì nguồn nguyên liệu chính được cung cấp bởi 4
huyện trọng điểm trong tỉnh: Hải Lăng, Triệu Phong, Vĩnh Linh, Gio Linh, ngoài ra
lân cận còn có các tỉnh bạn như Thừa Thiên Huế, Quảng Bình... Hệ thống giao
thông liên hệ trực tiếp với quốc lộ 1A, khoảng cách các địa điểm thu mua nguyên
liệu đến nhà máy không xa nên tạo điều kiện thuận lợi cho việc vận chuyển sắn.
Ngoài ra, khi xây dựng nhà máy để có nguyên liệu cho việc sản xuất thuận lợi ta
cần mở rộng thêm vùng nguyên liệu bằng cách đầu tư vốn cho nông dân, khuyến
khích dùng giống mới đạt năng suất cao.
1.4. Hợp tác hóa và liên hiệp hóa
Nhà máy được xây dựng ở KCN Nam Đông Hà và trong tương lai không xa
sẽ xây dựng thêm nhà máy sản xuất thức ăn gia súc, phân vi sinh, khi đó rất thuận
tiện cho việc liên kết hóa 3 nhà máy này với nhau. Ngoài ra, nhà máy còn hợp tác
hóa với các nhà máy lân cận để giảm bớt chi phí xây dựng như cơ sở đường giao
thông, trạm biến áp, hệ thống xử lý nước thải ...
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Đồ án tốt nghiệp - 4 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
Về nguồn nguyên liệu thì sự hợp tác hoá chặt chẽ để phân vùng nguồn
nguyên liệu giúp thu hoạch đúng thời gian và đạt hiệu quả kinh tế cao. Ngoài ra,
nhà máy phải kết hợp chặt chẽ với trung tâm nghiên cứu giống cây trồng, sở nông
nghiệp và phát triển nông thôn để kịp thời cung cấp cho nông dân các loại giống
cho năng suất cao đảm bảo chất lượng. Đồng thời, nguồn phế thải của nhà máy như
bã rượu... sẽ là nguồn thức ăn cho các loại chăn nuôi heo, bò và sản xuất thức ăn
nuôi tôm.
1.5. Nguồn cung cấp điện
Nhà máy sử dụng nguồn điện do sở điện lực Quảng Trị cung cấp từ mạng
lưới điện quốc gia 500 kV được hạ thế xuống 220V/380 nhằm hổ trợ cho sản xuất
lúc khởi động máy, chạy thiết bị…Ngoài ra nhà máy còn có dự phòng các máy phát
điện công suất nhỏ chạy bằng nhiên liệu dầu diezen để phòng khi mất điện.
1.6. Nguồn cung cấp hơi
Hơi được dùng vào nhiều mục đích khác nhau, tuỳ theo yêu cầu của từng
công đoạn sản xuất. Lượng hơi đốt cung cấp cho phân xưởng được lấy từ lò hơi
riêng của nhà máy.
1.7. Nhiên liệu
Nhiên liệu dùng cho lò hơi là dầu DO, dầu FO, gas.
1.8. Nguồn cung cấp nước và xử lý nước
Nước dùng trong nhà máy thì chủ yếu là để sản xuất, sinh hoạt, tưới cây,
phòng cháy chữa cháy, để vệ sinh thiết bị và nhà xưởng. Vì thế nước được lấy trực
tiếp từ nhà máy nước Quảng Trị.
1.9. Giao thông vận tải
Giao thông vận tải đóng vai trò quan trọng đối với tất cả các nhà máy. Hằng
ngày, tại nhà máy có rất nhiều chuyến xe đến và đi để chở nguyên liệu vào sản xuất,
và chở sản phẩm đi tiêu thụ.
Khu công nghiệp Nam Đông Hà nằm gần ga Đông Hà và quốc lộ 1A, cách
trung tâm thị xã Đông Hà 2 km, cách cửa khẩu quốc tế Lao Bảo 80 km, cách cảng
Cửa Việt 15 km, nằm gần trục đường hành lang kinh tế đông - tây sẽ là lợi thế để
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Đồ án tốt nghiệp - 5 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
giảm chi phí vận chuyển, lưu thông hoạt động dễ dàng.
1.10. Nguồn nhân lực
Tỉnh Quảng Trị là một tỉnh còn rất nghèo. Dân số đông, cuộc sống nhân dân
còn nhiều cơ cực, và tỉnh có các huyện miền núi đông dân cư. Nên việc xây dựng
nhà máy sẽ giải quyết phần nào việc làm cho lao động trong khu vực, tạo điều kiện
cho nền kinh tế tỉnh nhà ngày càng phát triển.
Quảng Trị có nguồn nhân lực dồi dào, ngoài ra còn có một lượng lớn lao
động từ các nơi khác đến. Vì thế nguồn lao động cho nhà máy có thể tuyển dụng từ
lực lượng này, cũng là giải quyết việc làm tại chỗ cho người dân. Đội ngũ cán bộ
khoa học kỹ thuật và quản lý nhà máy sẽ tiếp nhận của trường Đại Học Đà Nẵng và
các trường Đại Học khác trên toàn quốc.
1.11. Thoát nước
Phần lớn nước thải của nhà máy đều chứa các hợp chất hữu cơ, đây là môi
trường thích hợp cho vi sinh vật phát triển, khi thải ra ngoài sẽ gây ảnh hưởng đến
môi trường sinh thái. Vì vậy, nước từ các phân xưởng sản xuất chảy ra sẽ được đưa
qua hệ thống xử lý nước thải của nhà máy trước khi ra ngoài hay qua nhà máy xử lý
nước thải trong khu công nghiệp. Mặt khác phải tránh đọng nước thường xuyên làm
ngập móng tường, móng cột ảnh hưởng đến kết quả xây dựng.
Tóm lại
Qua những phân tích trên đây thì việc xây dựng nhà máy sản xuất cồn etylic từ
tinh bột năng suất 60000 lít cồn 96o /ngày ở KCN Nam Đông Hà, thành phố Đông
Hà, tỉnh Quảng Trị là phù hợp.
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Đồ án tốt nghiệp - 6 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN
2.1. Tổng quan về nguyên liệu
2.1.1. Sắn
2.1.1.1. Giới thiệu về sắn
Sắn có tên khoa học: Manihot Esculenta là cây lương thực ưa ẩm, có nguồn
gốc từ lưu vực sông Amazone Nam Mỹ. Đến thế kỉ XVI được trồng ở châu Á và
châu Phi.
Ở nước ta, sắn được trồng ở khắp nơi từ Nam tới Bắc nhưng do quá trình
sinh trưởng và phát triển của sắn kéo dài, sắn giữ đất lâu nên chỉ các tỉnh trung du
và thượng du Bắc Bộ như: Phú Thọ, Tuyên Quang, Hòa Bình… là những nơi có
điều kiện trồng trọt thích hợp hơn cả.
Sắn gồm nhiều giống khác nhau. Nhân dân ta thường căn cứ vào kích thước, màu
sắc củ, thân, gân lá mà phân loại:
- Sắn dù: Cây thấp (không quá 1,2m), đốt ngắn, thân cây khi non màu xanh
nhạt, cuống và gân lá màu hơi trắng, lá xòe như cái ô. Vỏ gỗ nâu sẫm, vỏ cùi và thịt
sắn đều trắng. Hàm lượng axit xyanuahydric cao ăn bị ngộ độc, hàm lượng bột cao.
- Sắn vàng: Khi còn non thân cây màu xanh sẫm, cuống lá màu đỏ, có sọc
nhạt. Củ sắn dài, to, vỏ gỗ màu vàng nâu, vỏ cùi màu trắng, thịt sắn màu vàng nhạt,
khi luộc màu vàng rõ rệt hơn, mềm, ít xơ, ít nhựa, ăn dẻo thơm, không gây ngộ độc.
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Hình 2.1. Cây và củ sắn
Đồ án tốt nghiệp - 7 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
- Sắn đỏ: Thân cây cao (3m), khi non màu xanh thẫm, đốt dài, cuống và gân
lá màu đỏ thẫm. Củ dài, to, vỏ gỗ màu nâu đậm, vỏ cùi dày màu hơi đỏ, thịt trắng.
- Sắn trắng: Thân cây cao, khi non màu xanh nhạt, cuống và gân lá đỏ. Củ
ngắn, mập, vỏ gỗ màu xám nhạt, thịt trắng. Khi luộc bở, thơm, ít nhựa.
Trong công nghệ sản xuất tinh bột người ta phân thành hai loại là sắn đắng
và sắn ngọt. Sắn đắng có hàm lượng axit xyanuahydric cao, ăn bị ngộ độc, hàm
lượng tinh bột cũng cao, không dùng để ăn tươi mà chỉ để sản xuất bột và sắn lát.
Sắn ngọt có hàm lượng axit xyanuahydric thấp, hàm lượng bột cũng thấp hơn, dễ
chế biến và sử dụng.
2.1.1.2. Đặc điểm sinh học [7, tr 21]
a. Thân
Thân có chiều cao trung bình 1,5 m; có khi cao 2÷3 m. Đường kính ở gốc
thân biến động từ 2÷6cm. Thân có thể phân nhánh hoặc không phân nhánh tuỳ vào
giống.
Các giống sắn khác nhau thì thân sắn có màu sắc khác nhau. Thông thường
thân non có màu xanh hoặc có màu đỏ tía, thân càng già màu sắc thân cũng biến đổi
thành màu vàng tro hay xám lục.
Trên thân sắn có nhiều mắt xếp xen kẽ nhau, đó là dấu vết của lá rụng để lại.
Chiều dài lóng được tính từ mắt lá này đến mắt lá khác thẳng hàng trên thân.
Cấu tạo của thân gồm các phần chính:
- Tầng biểu bì (lớp bần): mỏng, có màu sắc đặc trưng của thân cây sắn, có
nhiệm vụ bảo vệ các phần trong thân.
- Tầng nhu mô vỏ: tế bào khá lớn, bao gồm các mô mềm của vỏ.
- Tầng tế bào hóa gỗ (còn gọi là tầng ligin): cứng, ở giữa có lõi thẳng giúp
cây sắn cứng và đứng thẳng được.
- Lõi (ruột rỗng): là một khối hình trụ màu trắng, xốp, kéo dọc suốt giữa
thân, chứa nhiều khí và nước.
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Đồ án tốt nghiệp - 8 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
b. Lá
Có gân lá nổi rõ ở mặt sau. Lá mọc so le, xếp trên thân theo đường xoắn ốc.
Lá non ở ngọn sắn có màu xanh hay tím. Lá già màu xanh, chiều dài từ 8÷20
cm, chiều rộng 1÷6 cm. Mặt trên lá có màu xanh thẫm, mặt dưới có màu xanh nhạt.
Cuống lá dài khoảng 9÷20 cm có màu xanh, tím hoặc xanh điểm tím tùy
giống.
c. Rễ
Mọc từ mắt và mô sẹo của hom, lúc đầu mọc ngang sau đó cắm sâu xuống
đất. Theo thời gian chúng phình to ra và tích lũy bột thành củ.
d. Củ
Củ sắn có hai đầu nhọn, chiều dài biến động từ 25÷200 cm, trung bình
khoảng 40÷50 cm. Đuờng kính củ thay đổi từ 2÷25 cm, trung bình 5÷7 cm. Nhìn
chung, kích thước và trọng lượng củ thay đổi theo giống, điều kiện canh tác và độ
màu của đất.
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Hình 2.2. Thân sắn và cấu tạo của thân cây sắn
Hình 2.3. Lá sắn
Đồ án tốt nghiệp - 9 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
Cấu tạo của củ sắn bao gồm:
- Vỏ gồm vỏ gỗ và vỏ cùi:
+ Vỏ gỗ: Bao bọc ngoài cùng củ sắn. Màu sắc từ trắng xám tới vàng, vàng
sẫm hay nâu tùy thuộc loại giống. Thành phần cấu tạo chủ yếu là xenlulloza và
hemixenlulloza, hầu như không có tinh bột vì vậy nó rất bền, giữ vai trò bảo vệ cho
củ ít bị tác động từ bên ngoài. Vỏ gỗ rất mỏng, chiếm khoảng 0,5÷3% khối lượng
toàn củ.
+ Vỏ cùi: Vỏ cùi dày hơn vỏ gỗ, chiếm khoảng 8÷20% khối lượng toàn củ.
Vỏ cùi mềm, ngoài xenlulloza còn có khá nhiều tinh bột (5÷8%), vì vậy để tận dụng
lượng bột này khi chế biến không tách vỏ cùi ra. Mủ sắn cũng tập trung chủ yếu
trong vỏ cùi. Trong mủ chứa nhiều tanin, enzyme, sắc tố, độc tố,…
- Lõi sắn: Lõi sắn nằm ở trung tâm củ, dọc suốt chiều dài của củ. Thành phần
chủ yếu là xenluloza. Lõi sắn có chức năng dẫn nước và các chất dinh dưỡng giữa
cây và củ, đồng thời giúp thoát nước khi sấy hoặc phơi khô.
- Thịt củ: Thịt củ sắn chứa nhiều tinh bột, protein và các chất khác. Đây là
phần dự trữ chủ yếu các chất dinh dưỡng của củ. Các chất polyphenol, độc tố và
enzyme chứa ở thịt củ tuy không nhiều chỉ 10÷15% so với thành phần của chúng có
trong củ nhưng vẫn gây trở ngại khi chế biến như làm biến màu.
2.1.1.3. Thành phần hoá học của củ sắn [7, tr 23]
Thành phần hóa học của sắn tươi: tinh bột 20÷34%; protein 0,8÷1,2%; chất
béo 0,3÷0,4%; xenlulose 1÷3,1%; chất tro 0,54%; polyphenol 0,1÷0,3% và nước
60÷74,2%.
Sắn khô: nước 13,12%; protit 0,205%; gluxit 74,74%; chất béo 0,41%;
xenlulose 1,11%; tro 1,69%.
Ngoài ra các chất kể trên trong sắn còn chứa một số vitamin và độc tố.
Trong các vitamin thì vitamin B1 và B2 mỗi loại chiếm 0,03 mg%, còn B6
chiếm 0,06 mg%. Các vitamin này sẽ mất một phần khi chế biến nhất là khi nấu.
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Hình 2.4. Củ sắn và cấu tạo của củ sắn
Đồ án tốt nghiệp - 10 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
Chất độc có trong sắn ngày nay đã được nghiên cứu và xác định tương đối rõ
đó chính là HCN tồn tại dưới dạng phazeolunatin gồm hai glucozit linamarin
(C10H17O6N) và lotaustralin (C11H19O6N). Bình thường phazeolunatin không độc
nhưng khi thủy phân dưới tác dụng của enzyme hay axit thì các glucozit này sẽ
giải phóng axit HCN gây độc. Thông thường thì các độc tố tập trung ở cùi vỏ và
ở vỏ củ.
C10H17O6N + H2O C6H12O6 + C3H6O + HCN
2.2. Nước [5; tr 71]
Trong công nghiệp sản xuất rượu, nước được sử dụng rất rộng rãi, với nhiều
mục đích khác nhau.
Trong quá trình công nghệ, nước dùng để xử lý nguyên liệu, nấu nguyên liệu
làm nguội bán thành phẩm và thành phẩm, vệ sinh thiết bị, cấp nước cho lò
hơi...Ngoài ra, nước còn dùng cho sinh hoạt, chữa cháy trong khu vực sản xuất.
Nguồn nước cung cấp cho nhà sản xuất rượu là nước sông và nước giếng. Trong
công nghệ yêu cầu chất lượng nước giống như nước sinh hoạt, độ cứng không quá 7
mg/lít, phải trong suốt, không màu, không mùi. Hàm lượng các kim loại không vượt
quá yêu cầu sau:
Fe ≤ 0,3 mg/l F ≤ 3 mg/l Zn ≤ 5
Mn ≤ 0,05 mg/l Cl ≤ 0,5 mg/l SO42-: 60-80 mg/l
Mg ≤ 125 mg/l As ≤ 0,05 mg/l Cu ≤ 3 mg/l
Pb ≤ 0,1 mg/l NO3- ≤ 35 mg/l
Không cho phép có NH3 và muối của axit nitric.
Không có các kim loại nặng như Hg, Ba, Cr...
Không có amoniac (NH3), sunfuahydro (H2S), chất cặn không vượt quá: 1mg/lít.
Nước mặt (sông) chứa lượng muối khoáng thấp: 40-500 mg/lít, tạp chất hữa cơ
khoảng: 2-100 mg/lít. Nước ngầm hàm lượng muối khoáng nhiều hơn: 500-3000
mg/lít, hàm lượng các chất hữu cơ không vượt quá 4 mg/lít và vi sinh vật hầu như
không có. Trong công nghiệp sản xuất rượu, độ cứng trong nước quá lớn ảnh hưởng
đến quá trình nấu nguyên liệu, đường hoá và lên men.
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Đồ án tốt nghiệp - 11 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
2.3. Nấm men [5;tr 206 - 227]
2.3.1. Đặc tính chung của nấm men
Hình 2.5: Saccharomyces cerevisiae [19]
Nấm men là tên chung để chỉ nhóm nấm thường cấu tạo đơn bào, sinh sôi nảy
nở bằng cách nảy chồi. Nấm men sống đơn độc hay từng đám không di động, phân
bố rộng rãi trong tự nhiên
Trong thực tế sản xuất có thể nhận biết được tế bào nấm men trẻ, trưởng thành,
già và chết bằng hình thái vật lý qua kính hiển vi kết hợp với nhuộm màu. Nấm men
sử dụng trong thùng lên men lúc tế bào đang thời kì trưởng thành. Trong một môi
trường thường gồm tất cả các loại tế bào, nên phương pháp nhanh và tương đối
chính xác là nhuộm màu bằng phương pháp xanh metylen. Tế bào trẻ không bắt
màu trong sáng, tế bao già màu xanh nhạt đều từ nguyên sinh chất đến màng tế bào,
tế bào chết bắt màu xanh đậm và màng tế bào rõ nét hơn.
2.3.2. Chọn chủng nấm men
Khi chọn một chủng nấm men đưa vào sản xuất phải có những tính chất cơ bản
sau:
+ Tốc độ phát triển nhanh.
+ Lên men được nhiều loại đường khác nhau và đạt được tốc độ lên men nhanh.
+ Chịu được nồng độ lên men cao, đồng thời ít bị ức chế bởi những sản phẩm
của sự lên men.
+ Thích nghi với những điều kiện không thuận lợi của môi trường. Đăc biệt là
đối với chất sát trùng. Riêng đối với nước ta, đòi hỏi lên men được ở nhiệt độ tương
đối cao (350C).
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Đồ án tốt nghiệp - 12 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
Để có được một chủng nấm men thỏa mãn yêu cầu trên, thường trải qua thời
gian tuyển chọn, thuần hóa, đột biến, lai ghép…lâu dài, phức tạp. Đến nay, trong
sản xuất rượu lên men từ dịch đường hóa tinh bột, thường sử dụng một trong các
chủng sau:
- Nấm men chủng II (Saccharomyces cerevisiae Rase II): Sinh bọt nhiều và thích
nghi ở độ axit thấp, sức kháng cồn cao, không lên men được đường lactoza. Kích
thước tế bào 5,6 - 7µm
- Nấm men chủng XII (Saccharomyces cerevisiae Rase XII): Phân lập ở Đức
năm 1902, tốc độ phát triển nhanh và ít sinh bọt, sau 24h một tế bào có thể phát
triển thêm 56 tế bào mới. Lên men ở nhiệt độ cao và lên men được nhiều loại
đường, có thể lên men đạt 13% rượu trong môi trường. Nấm men Rasse XII thuộc
loại lên men nổi, được phân bố rất đều trong toàn bộ dịch lên men, không tạo thành
đám trắng. Kích thước tế bào 5 - 8µm.
- Nấm men MTB Việt Nam (men thuốc bắc): Được phân lập tại nhà máy rượu
Hà Nội từ men thuốc bắc. Lên men được nhiều loại đường ở nhiệt độ cao (39 –
400C), chịu độ axit tương đối cao (1 – 1,50), nồng độ rượu có thể đạt được 12 - 14%.
Đặc biệt, qua nhiều năm thuần hóa, nấm men này đã phát triển và lên men tốt ở môi
trường có 0,02 – 0,025% chất sát trùng Na2SiF6.
Chọn nấm men chủng XII để lên men dịch đường hóa từ tinh bột.
2.3.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến sinh trưởng của nấm men chủng XII.
+ Nhiệt độ: Nấm men chủng XII phát triển tốt nhất ở nhiệt độ 30 – 330C. Nhiệt
độ tối đa 380C, tối thiểu 50C.
+ pH: Nấm men có thể phát triển trong môi trương có pH = 2 – 8, nhưng thích
hợp nhất là 4,5 – 5. Vi khuẩn bắt đầu phát triên ở pH = 4,2 và cao hơn, khi pH < 4,2
chỉ có nấm men phát triển. Vì vậy trong lên men rượu để ngăn ngừa hiện tượng
nhiễm khuẩn, người ta thực hiện trong giới hạn pH = 3,8 – 4. Tuy nhiên các loài vi
khuẩn cũng quen dần với pH thấp, nên còn kết hợp các chất sát trùng.
+ Nồng độ rượu: Thường trong dịch nấm men có chừng 4 – 6% rượu. Nồng độ
rượu sinh ra có ảnh hưởng đến tốc độ và khả năng phát triển của nấm men. Nồng độ
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Đồ án tốt nghiệp - 13 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
rượu ảnh hưởng đến tốc độ phát triển riêng của nấm men còn phụ thuộc vào thời
gian, số lượng tế bào và nguyên liệu chuẩn bị môi trường nuôi cấy.
+ Sự thông khí và đảo trộn: Thông không khí tức là cung cấp oxy cho quá trình
hô hấp của nấm men. Việc thông khí và đảo trộn có tác dụng làm cho môi trường
luôn ở trạng thái động, tăng cường sự tiếp xúc giữa các tế bào nấm men với môi
trường dinh dưỡng, do đó rút ngắn được thời gian nuôi cấy. Thiếu không khí tức là
điều kiện yếm khí, làm cho nấm men thực hiện quá trình lên men, nồng độ rượu
trong môi trường tăng lên nhanh chóng, có tác dụng kìm hãm sự phát triển của nấm
men.
+ Ngoài các yếu tố trên các chất sát trùng, các muối kim loại, tia cực tím đều
ảnh hưởng đến hoạt động sống của nấm men.
2.3.4. Môi trường nuôi cấy nấm men
+ Giai đoạn phòng thí nghiệm:
Môi trường nuôi cấy ở giai đoạn 10 ml, 100 ml thường dùng là nước đường
hóa của malt. Nước malt chuẩn bị như sau: Gạo tẻ đem nấu cháo đặc, rồi làm nguội
xuống 55 - 580C. Sau đó cho đường hóa bằng malt đã nghiền nhỏ với tỉ lệ 15 - 20%
so với gạo. Giữ nhiệt độ đường hóa 55-50C trong 4-6 giờ, thử khả năng thủy phân.
Nâng nhiệt độ 95 - 1000C, sát trùng và lọc nhanh. Dịch đường được phân phối vào
ống nghiệm 10 ml, bình tam giác 250 ml, bình cầu 900 ml. Nút bông bình và đem
tiệt trùng ở áp suất 1 kg/cm2, trong thời gian 30 phút.
+ Môi trường 10 lít, có thể lấy dịch trực tiếp ở thùng đường hóa trong sản xuất
và bổ sung thêm nấm mốc (5 - 7%) để đảm bảo nồng độ cho nấm men phát triển,
sau đó đem lọc, tiệt trùng, làm nguội về nhiệt độ 35 - 360C và tiếp men giống từ
thùng 100 lít.
Khi chuyển giống từ bình nọ sang bình kia cần tuân thủ nghiêm ngặt các điều
kiện vệ sinh.
+ Nhân giống trong sản xuất:
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Đồ án tốt nghiệp - 14 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
Nhân giống đến đủ số lượng 10% dịch đường lên men. Môi trường nhân
giống thường được lấy trực tiếp từ thùng đường hóa nhưng cần đường hóa thêm để
đảm bảo hàm lượng đường cho nấm men phát triển.
2.4. Chất hỗ trợ kĩ thuật
2.2.1. Các hóa chất
─ Acid sunfuric: có tác dụng điều chỉnh pH môi trường, tiêu diệt vi sinh vật lạ
trong quá trình đường hóa
─ Ure: cung cấp để đảm bảo lượng đạm cho nấm men sinh trưởng, phát triển
tạo ra nhiều rượu
─ Nhóm các hóa chất xử lý nước: than hoạt tính, hạt nhựa,…
─ Hóa chất sát trùng: Na2SiF6 bổ sung trong quá trình đường hóa để hạn chế
và ngăn chặn sự nhiễm khuẩn trong quá trình đường hóa.
2.2.2. Chế phẩm enzym [1;tr 269-271]
Trong công nghệ sản xuất ancol, emzym xúc tác cho quá trình thủy phân tinh
bột thành đường lên men là khá quan trọng. Các emzym này thuộc loại amylaza.
Chế phẩm enzym Novo amylaza được được sản xuất từ vi sinh vật không gây
bệnh trong điều kiện vệ sinh cao, sự lựa chọn, sàng lọc gắt gao. Các enzyme này
thường được tinh chế, cô đặc và tiêu chuẩn hóa ở dạng lỏng để có hoạt động cao.
Các enzyme này có thể lưu trữ 6 tháng mà không có những biến đổi nào về đặt tính
trong điều kiện bảo quản không lớn hơn 250C.
- Termamyl 60L : là một emzym - amylaza cô đặc ở dạng lỏng hoạt động ổn
định nhiệt độ cao. Hoạt động của nó là thủy phân tinh bột thành dextrin giống như
- amylaza của malt. Termamyl 60L có thể hoạt động tốt trong thủy phân ở pH =
5,0. Nhiệt độ thích hợp 900C và không yêu cầu sự có mặt của muối canxi cho sự ổn
định của nó.
- Fungamyl 800L : là -amylaza cô dặc ở dạng lỏng. Nhiệt độ tối thích là 60-
65oC , Fungamyl 800L hoạt động thủy phân tinh bột thành dextrin giống như các
-amylaza khác, tuy nhiên có một lượng lớn mantoza được tạo thành. Fungamyl
800L có thể hoạt động thủy phân tinh bột ở pH = 4,5 và không đòi hỏi điều kiện có
muối Ca cho sự ổn định của nó.
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Đồ án tốt nghiệp - 15 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
- Spiritamylaza Novo 150L : là một glucoamylaza lỏng cô đặc, được thủy phân
tinh bột trong công nghệ lên men rượu. Emzym này thủy phân tinh bột hoàn toàn
thành các đương lên men glucoza không có các dextrin trong các sản phẩm thủy
phân. Spiritamylaza Novo 150L giữ được hoạt tính và ổn định bền vững ở pH thấp
như là pH = 3 tại 600C. Tính ổn định của spiritamylaza không phụ thuộc vào sự có
mặt của ion Caxi (Ca2+).
Nhà máy dùng chế phẩm Novo amylaza của Đan Mạch. Trong sản xuất cồn,
enzym này được sử dụng tăng hiệu suất đường hóa.
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Đồ án tốt nghiệp - 16 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
CHƯƠNG 3 CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY
CHUYỀN CÔNG NGHỆ
3.1. Lựa chọn dây chuyền công nghệ
3.1.1. Các phương pháp nấu [7, tr 47 - 61]
3.1.1.1. Nấu gián đoạn
Đặc điểm:
+ Toàn bộ quá trình nấu thực hiện trong một nồi.
+ Nấu được tiến hành trong áp suất và nhiệt độ cao trong thời gian dài.
Ưu điểm:
+ Tốn ít vật liệu chế tạo thiết bị.
+ Thao tác vận hành đơn giản.
+ Dễ vệ sinh và sửa chữa (nếu cần).
Nhược điểm:
+ Tốn hơi do không tận dụng được hơi thứ.
+ Nấu ở nhiệt độ và áp suất cao gây tổn thất đường, tạo nhiều sản phẩm phụ
(caramen, melanoidin, furfurol…) không tốt cho hoạt động của amylaza và nấm
men.
+ Khi dùng acid thêm vào nấu ở nhiệt độ cao thời gian dài sẽ làm ăn mòn thiết
bị, nếu nhiều sẽ ảnh hưởng tới hoạt độ của amylaza.
+ Năng suất thiết bị thấp hơn các phương pháp nấu khác do làm việc gián đoạn.
3.1.1.2. Nấu bán liên tục
Đặc điểm:
+ Nấu được tiến hành trong 3 nồi nấu khác nhau: nấu sơ bộ, nấu chín (làm việc
gián đoạn) và nấu chín thêm (làm việc liên tục).
+ Áp suất và thời gian ít hơn nấu gián đoạn.
Ưu điểm:
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Đồ án tốt nghiệp - 17 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
+ Giảm được thời gian ở nhiệt độ và áp suất nấu cao do đó giảm tổn thất đường
tăng hiệu suất lên 7 lít cồn/tấn tinh bột.
+ Dùng được hơi thứ nên giảm được 15÷30 % lượng hơi dùng cho nấu.
+ Năng suất thiết bị tăng so với nấu gián đoạn.
Nhược điểm:
+ Tốn nhiều kim loại để chế tạo thiết bị.
+ Thiết bị cồng kềnh chiếm nhiều diện tích.
+ Nhiệt độ nấu chín vẫn cao gây tổn thất đường và tạo các sản phẩm không
mong muốn.
+ Khó vệ sinh do nhiều thiết bị và thiết bị nấu chín thêm có cấu tạo phức tạp.
3.1.1.3. Nấu liên tục
Đặc điểm:
+ Quá trình nấu chia ra làm 3 giai đoạn: nồi nấu sơ bộ, nồi nấu chín và nấu chín
thêm còn gọi là thiết bị tách hơi. Thời gian nấu được rút ngắn.
Ưu điểm:
+ Tận dụng được nhiều hơi thứ do đó giảm được chi phí hơi khi nấu.
+ Thời gian nấu ở nhiệt độ thấp và thời gian ngắn nên giảm tổn thất đường do
cháy và tạo melanoidin. Nhờ đó hiệu suất cồn tăng lên 5 lít so với nấu bán liên tục
và 12 lít/tấn tinh bột so với nấu gián đoạn
+ Năng suất riêng trên 1 m3 thiết bị tăng khoảng 7 lần.
+ Tiêu hao kim loại để chế tạo thiết bị giảm khoảng 1/2 so với bán liên tục.
+ Dễ cơ khí và tự động hóa.
+ Tốn ít diện tích đặt thiết bị.
+ Năng suất cao cho chất lượng dịch cháo ổn định vì thế cho chất lượng cồn ổn
định.
+ Tốn ít nhân lực do tự động hóa cao.
Nhược điểm:
+ Yêu cầu nghiêm ngặt về kích thước bột nghiền: thường trên rây d = 3 mm
không quá 10 % và lọt rây d = 1 mm phải nhiều hơn 40 %.
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Đồ án tốt nghiệp - 18 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
+ Yêu cầu vận hành, thao tác, sửa chữa cần kỹ thuật cao.
+ Yêu cầu về điện nước đầy đủ và ổn định.
3.1.1.4. Nấu có sử dụng enzym
Đặc điểm:
+ Nấu ở áp suất thường nhiệt độ nấu không quá 1000C.
+ Sử dụng enzym - amylase chịu nhiệt. Enzym này thu nhận từ vi khuẩn
B.Lichenigermis có pH khoảng 5 ÷ 6 tùy loại cụ thể, nhiệt độ chịu được có thể 90 ÷
930C.
+ Tất cả quá trình nấu thực hiện trong 1 nồi nấu.
Ưu điểm:
+ Cấu tạo thiết bị đơn giản dễ chế tạo, không đòi hỏi thiết bị chịu áp lực cao.
+ Dễ thao tác, vận hành, dễ vệ sinh, sửa chữa khi cần.
+ Nhiệt độ, áp suất, thời gian nấu giảm do đó rất ít tổn thất đường, tinh bột vì
vậy nâng cao năng suất cồn.
+ Năng lượng giảm do quá trình nấu thực hiện ở áp suất và nhiệt độ thấp.
+ Tránh được hiện tượng lão hóa tinh bột (do amyloza và amylopectin đã được
thủy phân thành các dextrin).
+ Năng suất quá trình chuyển hóa thành đường lên men cao.
Nhược điểm:
+ Kích thước bột nghiền phải nhỏ khoảng 1mm.
+ Dễ cơ khí và tự động hóa.
3.1.2. Các phương pháp đường hóa [7, tr 62, 95 - 104]
Đường hóa dịch cháo nấu có thể tiến hành theo phương pháp liên tục, gián
đoạn. Muốn đạt hiệu quả cao trong quá trình thủy phân tinh bột thì vấn đề quan
trọng trước tiên là tác nhân đường hóa:
+ Dùng acid HCl hoặc H2SO4: Phương pháp này ít dùng vì giá thành cao mà
hiệu suất thu hồi thấp.
+ Dùng amylaza của thóc mầm (malt đại mạch): Một số nước Châu Âu vẫn còn
dùng phương pháp này.
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Đồ án tốt nghiệp - 19 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
+ Dùng amylaza nhận được từ nuôi cấy vi sinh vật: Đây là phương pháp được
hầu hết các nước sử dụng trong sản xuất cồn.
+ Ở Việt Nam đa số các nhà máy cồn đều dùng amylaza thu được từ nấm mốc,
mấy năm gần đây có dùng chế phẩm amylaza của hãng Nouvo Đan Mạch.
3.1.2.1. Đường hóa liên tục
Phương pháp đường hóa liên tục được tiến hành trong các thiết bị khác nhau,
dịch cháo và dịch amylaza liên tục đi vào hệ thống, dịch đường liên tục đi sang bộ
phận lên men.
Phương pháp có ưu điểm so với đường hóa gián đoạn:
+ Dịch cháo ít bị lão hóa khi làm lạnh tới nhiệt độ đường hóa.
+ Thời gian đường hóa ngắn, tăng được công suất của thiết bị và do đó tiết kiệm
được diện tích của nhà xưởng.
+ Hoạt tính amylaza ít bị vô hoạt do thời gian tiếp xúc với nhiệt độ cao được rút
ngắn.
Nhược điểm:
+ Yêu cầu người vận hành, thao tác, sửa chữa cần kỹ thuật cao.
+ Yêu cầu các yêu cầu đúng kỹ thuật và ổn định.
3.1.2.2. Đường hóa bán liên tục
Đường hóa gián đoạn được thực hiện trong một thiết bị, quá trình đương hóa kéo
dài.
Phương pháp này có ưu điểm là dịch cháo được dịch hóa, nhưng thời gian đổ
cháo kéo dài, enzym amylaza giảm hoạt tính, đồng thời làm giảm năng suất của
thiết bị.
3.1.3. Các phương pháp lên men [5, tr 251 - 266]
3.1.3.1. Phương pháp lên men gián đoạn
Đặc điểm: Quá trình lên men chỉ diễn ra trong một thiết bị duy nhất, thời gian
lên men kéo dài.
Ưu điểm:
+ Thao tác của công nhân đơn giản
+ Thiết bị dễ vệ sinh, sửa chữa.
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Đồ án tốt nghiệp - 20 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
+ Nếu có sự cố (nhiễm khuẩn, nấm mem kém, tình trạng lên men không bình
thường…) thì chỉ xảy ra trong phạm vi của thùng lên men đó, không ảnh hưởng đến
thùng lên men khác, xử lý nhẹ nhàng hơn.
Nhược điểm:
+ Chất lượng lên men không đồng đều
+ Hiệu suất lên men thấp.
+ Thời gian lên men dài so với các phương pháp khác.
3.1.3.2. Lên men bán liên tục (còn gọi là phương pháp lên men chu kì)
Lên men liên tục ở giai đoạn lên men chính và lên men gián đoạn ở giai đoạn
cuối. Đây là phương pháp cải tiến áp dụng với các nhà máy có công suất thấp hoặc
trung bình chưa đủ điều kiện và nhu cầu cải tạo chưa thực sự cần thiết.
Ưu điểm:
Phương pháp lên men chu kì có ưu điểm là đơn giản, rút ngắn được chu kì lên
men, đảm bảo được thời gian lên men cuối, nâng cao hiệu suất lên men. Tế bào nấm
men liên tục sinh sản trong giai đoạn lên men chính do đó không cần sử dụng men
giống thường xuyên.
Nhược điểm:
Thao tác phức tạp hơn, yêu cầu theo dõi chặt chẽ hơn so với lên men gián đoạn,
các thiết bị lên men được nối với nhau bởi một đường ống chung nên lắp đặt phức
tạp, cần chú ý việc giải phóng giấm chín và vệ sinh sát trùng các thùng, đặt biệt là
các thùng đầu dãy.
3.1.3.3. Lên men liên tục
Dịch đường và men giống liên tục đi vào và dịch giấm chín liên tục đi ra. Dịch
đường phải đi qua nhiều các thùng lên men: Thùng lên men chính, các thùng lên
men tiếp theo là lên men phụ. Nhiệt độ lên men thấp hơn so với lên men gián đoạn.
Ưu điểm:
Hiệu suất lên men tăng, dễ cơ khí và tự động hóa, thời gian lên men được rút
ngắn, hạn chế được nhiễm tạp khuẩn do lượng men gống ban đầu cao, chất lượng
giấm chín là ổn định.
Nhược điểm:
Khi nhiễm tạp thì rất khó xử lý nên đỏi hỏi vô trùng cao, vệ sinh, sửa chữa thiết
bị cần có kế hoạch cụ thể, yêu cầu về kỹ thuật cao, điện nước đầy đủ, ổn định.
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Đồ án tốt nghiệp - 21 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
3.1.4. Chưng cất và tinh chế cồn [13]
3.1.4.1. Cơ sở lý thuyết về chưng cất rượu
Chưng cất là quá trình tách rượu và các tạp chất dễ bay hơi khỏi giấm chín. Kết
quả ta nhận được cồn thô.
Giấm chín bao gồm các chất dễ bay hơi như : rượu, este, andehyt và một số
ancol có số các bon lớn hơn hai, các ancol này ta gọi là ancol cao phân tử hay dầu
fusel ( dầu khét ).
Ngoài ra trong giấm chín còn chứa tinh bột, dextrin, protit, axit hữu cơ và chất
khoáng. Tuy là hỗn hợp nhiều cấu tử nhưng trong thành phần của giấm chín chứa
chủ yếu là rượu Etylic và nước, vì thế khi nghiên cứu người ta xem giấm chín như
hỗn hợp của hai cấu tử.
Quá trình chưng cất rượu có thể dựa vào 2 định luật sau ( do Cônôvalốp và
Vrepski đưa ra):
-Định luật I: Thiết lập quan hệ giữa thành phần pha lỏng và pha hơi. ở trạng thái
cân bằng chất lỏng, cấu tử dễ bay hơi trong thể hơi luôn nhiều hơn trong thể lỏng.
Nếu ta thêm cấu tử dễ bay hơi vào dung dịch thì điều đó sẽ dẫn đến làm tăng độ bay
hơi của hỗn hợp, nghĩa là làm giảm nhiệt độ sôi của dung dịch ở áp suất đã cho. Tuy
nhiên độ bay hơi của hỗn hợp chỉ tăng theo nồng độ rượu trong pha lỏng tới một
nồng C% nào đó. Sau đó nếu tiếp tục thêm rượu vào pha lỏng thì độ bay hơi không
tăng nữa mà giảm đi. Lúc này định luật I không còn đúng nữa.
- Định luật II: Khi chưng cất và tinh chế ở áp suất khí quyển, ta chỉ có thể nhận
được cồn có nồng độ 97, 2% V. Thành phần hơi thoát ra từ dung dịch phụ thuộc vào
áp suất bên ngoài. Khi tăng áp suất của hệ thống hai cấu tử, cấu tử nào khi bay hơi
đòi hỏi nhiều năng lượng thì hàm lượng tương đối của nó sẽ tăng trong hỗn hợp
đẳng phí. Do đó khi chưng cất rượu trong điều kiện chân không thì có lợi hơn và có
thể thu được rượu với nồng độ cao hơn 97, 2%V phụ thuộc vào độ chân không.
3.1.4.2 Lý thuyết về tinh chế cồn
Tinh chế là quá trình tách các tạp chất khỏi cồn thô và nâng cao nồng độ cồn.
Cồn thô nhận được sau khi chưng cất còn chứa rất nhiều tạp chất ( trên 50 chất),
có cấu tạo và tính chất khác nhau. Trong đó gồm các nhóm chất như: aldehyt, este,
alcol cao phân tử và các axit hữu cơ. Hàm lượng chung của tất cả các tạp chất
không vượt quá 0,5% so với khối lượng cồn Etylic. Thành phần tạp chất nói chung
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Đồ án tốt nghiệp - 22 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
thay đổi phụ thuộc vào nguyên liệu. Có một số tạp chất mang tính đặc thù của từng
nguyên liệu.Còn sản xuất rượu từ tinh bột thường chứa furfuron và các tạp chất gây
vị đắng, đó là các tecpen.
Phân loại tạp chất:
-Trong việc tinh chế cồn người ta chia tạp chất thành ba loại sự phân loại
này chỉ mang tính quy ước vì tính chất của tạp chất có thể thay đổi tuỳ theo nồng độ
cồn trong tháp
-Tạp chất đầu : bao gồm nhóm chất dễ bay hơi hơn rượu etylic ở bất kỳ nồng
độ nào, nghĩa là hệ số bay hơi luôn luôn lớn hơn hệ số bay hơi của rượu ở cùng
nồng độ.Ví dụ như: aldehyt axetic, axetatetyl, axetat metyl, formiat etyl, aldehyt
butyric.
-Tạp chất cuối: gồm nhóm chất có độ bay hơi kém hơn so với độ bay hơi của
rượu etylic ở cùng nồng độ ,do đó nhiệt độ sôi của nó lớn hơn nhiệt độ sôi của rượu
ở cùng áp suất.Gồm các alcol cao phân tử như alcol amylic, alcol izoamylic,
izobutylic, propylic, izopropylic.Tạp chất cuối điển hình nhất là axit axetic.
-Tạp chất trung gian: là thể hiện tính chất phụ thuộc vào nồng độ cồn, chẳng
hạn ở nồng độ cao thì nó là tạp chất cuối, ở nồng độ thấp nó lại là tạp chất đầu. Đó
là các chất như izobutyrat etyl, izovalerat etyl, izovalerat izoamil và axetat izoamyl.
-Tạp chất đầu và tạp chất cuối tương đối dễ tách, còn tạp chất trung gian rất
khó tách.
* Hệ số tinh chế :
Độ bay hơi của các tạp chất phụ thuộc vào nồng độ alcol Etylic trong dung
dịch.
Gọi A% là % của rượu trong pha hơi.
a% là trọng lượng của rượu trong pha lỏng thì A/a = Kr gọi là hệ số bay hơi
của rượu.
Tương tự như vậy ta có B/b=Ktc gọi là hệ số bay hơi của tạp chất.
Hệ số bay hơi của rượu và hệ số bay hơi của tạp chất cho ta biết trong thể hơi
chứa bao nhiêu lần rượu hoặc tạp chất nhiều hơn so với ở thể lỏng. Để đánh giá độ
bay hơi tương đối của tạp chất so với rượu ở cả hai pha lỏng và hơi, người ta đưa ra
hệ số tinh chế K và biểu diễn bằng tỷ số:
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Đồ án tốt nghiệp - 23 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
Nếu :
K = 1 Tạp chất trung gian.
K < 1 Tạp chất cuối.
K > 1 Trong hơi có nhiều tạp chất (tạp chất đầu).
Hệ số tinh chế cho ta dự đoán sơ bộ khoảng không gian chứa nhiều tạp chất
trong tháp. Tuy nhiên không xác định vị trí lấy tạp chất cụ thể
Để tách cồn thô khỏi giấm và tinh chế để nhận được cồn tinh chế có chất lượng
cao ta có thể thực hiện theo các phương pháp sau: phương pháp gián đoạn, phương
pháp bán liên tục và phương pháp liên tục, trên các sơ đồ thiết bị khác nhau, từ đơn
giản đến phức tạp, tuỳ theo điều kiện, vốn đầu tư và yêu cầu chất lượng của cơ sở
sản xuất.
3.2. Lập và thuyết minh dây chuyền công nghệ
3.2.1 Chọn dây chuyền công nghệ
Nguyên liệu sắn
Làm sạch
Nghiền nguyên liệu
Nấu sơ bộ (to=80÷850C) Enzyme Termamyl
Phun dịch hóa (to=94÷960C) Hơi
Hơi thứ
Nấu chín (to=100÷1050C) Hơi
Tách hơi
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Đồ án tốt nghiệp - 24 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
Làm nguội
Enzyme Spirit
Đường hoá (to=60÷620C)
H2SO4, Na2SiF6
Nấm men phòng thí nghiệm
Làm nguội (to=28÷320C)
Nấm men sản xuất
Lên men (to=30÷320C)
Dấm chín
Gia nhiệt
Hơi Tháp thô Bã rượu
Làm lạnh cồn thô
Hơi Tháp trung gian Cồn đầu
Cồn đã tách cồn đầu Làm lạnh cồn đầu
Hơi Tháp tinh Dầu fusel
Làm lạnh
Cồn thực phẩm
Kho bảo quản
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Đồ án tốt nghiệp - 25 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
3.2.2. Thuyết minh dây chuyền công nghệ3.2.2.1. Làm sạch [7, tr 31]
3.2.2.1.1. Mục đích
Quá trình làm sạch để tách các tạp chất đất, đá có kích thước lớn và kim loại
có trong nguyên liệu. Quá trình này đảm bảo nguyên liệu sạch, không lẫn tạp chất,
thuận lợi cho quá trình nghiền, tránh hư hỏng thiết bị và ảnh hưởng đến chất lượng
sản phẩm.
3.2.2.1.2. Tiến hành làm sạch
Nguyên liệu sắn lát sau khi được định lượng được đưa qua sàng rung làm
sạch để loại bỏ bụi bẩn, tạp chất, những lát bị hỏng chất lượng kém…
Nguyên liệu được đưa vào phễu nạp liệu, khi nguyên liệu chịu lực tác dụng
của sàn rung thì các tạp chất bé được lọt xuống lỗ của sàn rung và được đưa ra
ngoài. Phần nguyên liệu có kích thước lớn hơn so với kích thước của lỗ lưới nên
được giữ lại trên sàng rung. Cuối sàng rung đặt một nam châm điện để tách bỏ kim
loại lẫn trong nguyên liệu.
3.2.2.2. Nghiền nguyên liệu [7, tr 33]
3.2.2.2.1. Mục đích
Nhằm phá vỡ cấu trúc thực vật của củ sắn, tạo điều kiện giải phóng các hạt
tinh bột khỏi các mô, làm tăng bề mặt tiếp xúc của tinh bột với nước, giúp cho quá
trình trương nở, hòa tan tốt hơn, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình dịch hóa,hồ
hóa.
3.2.2.2.2. Các phương pháp nghiền
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Hình 3.1. Sàng rung
Hình 3.1. Sàng rung
Đồ án tốt nghiệp - 26 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
Nguyên liệu có thể được nghiền với nhiều loại máy nghiền khác nhau như
máy nghiền búa, máy nghiền trục, máy nghiền đĩa, máy nghiền siêu tốc…
Đối với nguyên liệu dạng hạt hoặc dạng lát thường sử dụng máy nghiền búa .
Hình 3.2. Máy nghiền búa
1. Phễu nạp liệu, 2. Búa, 3. Lưới, 4. Đĩa treo búa, 5. Trục quay
3.2.2.2.3. Hoạt động của máy nghiền búa [7, tr 33]
Sắn lát đưa vào máy nghiền búa qua phễu nạp liệu (1). Sắn lát được nghiền
nát nhờ lực va đập của sắn và búa nghiền (2) vào thành trong của máy nghiền và do
sự cọ xát giữa các lát sắn với nhau. Búa được lắp trên đĩa treo búa (4) gắn trên trục
quay (5), các búa được treo cách đều nhau. Sắn lát sau khi được nghiền đạt kích
thước yêu cầu lọt qua lưới (3) ra ngoài và được đưa vào phễu chứa nhờ gàu tải, với
những phần nghiền chưa đạt yêu cầu nằm trên lưới và tiếp tục được búa nghiền cho
đến khi có kích thước đủ nhỏ lọt lưới ra ngoài. Sau khi nghiền kích thước của bột
sắn khoảng 1,5 mm.
3.2.2.3. Nấu [7, tr 36]
3.2.2.3.1. Mục đích
Mục đích của quá trình nấu la nhằm phá vỡ màng tế bào dự trữ tinh bột trong
nội nhũ của hạt hay trong phần thịt củ, để phân tán các mạch tinh bột tự do trong
nước, tạo điều kiện thuận lợi cho hệ emzym amylaza dễ dàng tác dụng khi đường
hóa,biến tinh bột thành đường lên men càng triệt để càng tốt.
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Bột sắn nghiền
Sắn lát
Đồ án tốt nghiệp - 27 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
3.2.2.3.2. Những biến đổi lý hóa xảy ra trong khi nấu nguyên liệu
a) Sự trương nở và hòa tan tinh bột
Trong quá trình nấu, do tác động đồng thời của nước và nhiệt độ mà hạt tinh bột
hút nước rất nhanh, tinh bột sau khi hút nước sẽ trương nở, tăng thể tích và khối
lượng. Tinh bột được giải phóng ra môi trường thành tinh bột tự do và thu được hồ
tinh bột. Nhiệt độ ứng với độ nhớt cực đại gọi là nhiệt độ hồ hóa.
b) Sự biến đổi Xenluloza và Hemixenluloza
Trong quá trình nấu ở môi trường axit nhẹ, xenluloza không bị phân thủy phân.
Hemixenluloza được tạo thành bởi các gốc đường pentoza (C5) một phần có thể bị
thủy phân. Sự thủy phân này bắt đầu xảy ra khi nấu nguyên liệu và chuẩn bị hỗn
hợp (dưới tác dụng của men xitaza) và tiếp tục xảy ra trong quá trình nấu (dưới tác
động của ion H+) tạo ra dextrin, các hợp chất cao phân tử (rất ít), và đường pentoza
(xyloza, arabinoza).
c) Sự biến đổi của đường, tinh bột và một số chất khác
Sự biến đổi của tinh bột và đường có ý nghĩa rất quan trọng trong sản xuất
rượu. Khi nấu, một phần tinh bột bị thủy phân dưới tác động của enzyme amylaza
thành dextrin và đường maltoza.
Đường glucoza, frutoza, saccaroza là đường chủ yếu có sẵn trong nguyên liệu,
còn đường maltoza được tạo thành trong quá trình nấu. Dưới tác dụng của nhiệt độ
cao đường sẽ bị thủy phân tạo thành melanoidin, các sản phẩm caramen hóa,…gây
sẫm màu và giảm chất lượng khối nấu. Protit và chất béo hầu như không bị thay đổi
trong quá trình nấu.
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Đồ án tốt nghiệp - 28 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
3.2.2.3.3. Tiến hành [ 7, tr 52-54]
Hình 3.3. Hệ thống Misurin.
1.Gàu tải hạt, 2.Gàu tải củ, 3.Thiết bị tách tạp chất kim loại, 4.Phểu chứa hạt,
5.Vít tải định lượng hạt, 6.Van điều chỉnh nước, 7.Máy nghiền hạt, 8.Cân định
lượng củ, 9. Máy thái củ, 10.Thiết bị trộn và nấu sơ bộ, 11. Bơm chuyển hỗn hợp
nấu, 12. Ống góp hơi chính, 13. Bộ tiếp xúc nhiệt, 14. Nồi nấu chín. 15. Nồi Nấu
chín thêm, 16. Phao điều chỉnh mức, 17.Thiết bị tách hơi thứ.
Nguyên liệu sau khi nghiền được hòa trộn với nước theo một tỉ lệ nhất định
tại thùng hòa bột rồi đưa vào nồi nấu sơ bộ .Trong quá trình nấu có bổ sung enzyme
Termamyl với tỉ lệ 0,03% so với tổng lượng tinh bột. Tại nồi nấu sơ bộ khối nấu
được nâng lên 80÷850C trong 10÷15 phút đây là nhiệt độ thích hợp cho hoạt động
của enzyme α-amylaza để phân cắt mạch tinh bột. Tiếp đó khối nấu nhờ bơm
pittông bơm sang thiết bị phun dịch hóa tại đây khối nấu tiếp xúc với hơi nhiệt ở áp
suất cao và nhiệt độ cao làm cho cấu trúc tinh bột bị phá vỡ, làm cho khối cháo mịn
hơn, qua thiết bị này nhiệt độ khối nấu đạt 94÷960C. Sau đó khối nấu tiếp tục được
bơm sang nồi nấu chín , theo đó dịch cháo chảy từ trên xuống còn hơi chính được Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Đồ án tốt nghiệp - 29 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
cấp từ dưới lên do đi ngược chiều nên sẽ làm cho dịch cháo được khuấy mạnh và
đun nóng tới mức độ cần thiết. Ở mỗi nồi nấu chín thì khối nấu sẽ được giữ ở nhiệt
độ 100÷1050C trong khoảng thời gian từ 25÷30 phút. Hệ thống chín gồm 6 nồi nấu
chín. Việc điều chỉnh mức khối nấu nhờ phao điều chỉnh . Hơi thứ tách ra ở nồi nấu
chín được tách ở thiết bị tách hơi được thu hồi và cung cấp cho nồi nấu sơ bộ.
Ở nồi nấu chín, dịch được cho vào theo cửa (b). Ở giữa nồi nấu có một vách
ngăn chia nồi nấu thành 2 phần nhưng ở đáy lại thông nhau. Dịch đi vào phía trên
theo cửa (b) của nồi rồi chảy xuống đáy sau đó tràn qua ngăn kia cho đến khi đầy
thì chảy chuyền sang nồi khác qua cửa (d). Phía dưới đáy nồi có van xả đáy (e) để
xả dịch nấu khi có trường hợp bị sự cố.
Ta có : + Thời gian nấu sơ bộ: 15 phút.
+ Thời gian đem đi phun dịch hóa: 15 phút.
+ Thời gian nấu chín: 180 phút.
+ Thời gian xông hơi tiệt trùng: 30 phút.
Vậy tổng thời gian nấu một mẻ: 240 phút
Số mẻ nấu trong một ngày: mẻ
3.2.2.4. Đường hóa
3.2.2.4.1. Mục đích [7, tr 62]
Dùng enzym amylaza chuyển hóa tinh bột phân tán trong dịch hồ hóa trong quá
trình nấu thành đường lên men được, quyết định hiệu suất lên men, khâu này là
khâu then chốt trong sản xuất cồn. Muốn đạt hiệu quả cao trong quá trình thủy phân
tinh bột thì vấn đề quan trọng trước tiên là chọn tác nhân đường hóa.
3.2.2.4.2. Tiến hành
Quá trình đường hoá dịch cháo nấu có thể thực hiện gián đoạn hay liên
tục.
Ta chọn phương pháp đường hóa liên tục tác nhân đường hóa enzyme
amylaza.
Dịch cháo từ nồi nấu theo ống dẫn cháo vào thiết bị làm nguội ống lồng ống.
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Đồ án tốt nghiệp - 30 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
Ở đây dịch cháo đi trong ống còn nước làm nguội đi bên ngoài ống thực hiện quá
trình trao đổi nhiệt làm cho nhiệt độ của dịch cháo giảm xuống to=60÷620C. Sau đó
dịch cháo liên tục đưa vào thùng đường hóa. Quá trình đường hóa có bổ sung dịch
enzyme Spirit và H2SO4 nhờ bộ phận phân phối. Thời gian đường hóa kéo dài
khoảng 30 phút, sau đó dịch đường được làm lạnh đến nhiệt độ lên men. Quá trình
làm lạnh dịch đường đến nhiệt độ lên men cũng được thực hiện trong thiết bị làm
nguội ống lồng ống. Sau khi đường hoá và làm nguội xong thì 10% dịch đường
được đưa sang phân xưởng nhân giống nấm men, 90% còn lại được đưa vào thùng
lên men.
3.2.2.5. Lên men
3.2.2.5.1. Mục đích [7, tr 107]
Quá trình lên men chính là quá trình chuyển hoá các chất đường và dextrin
thấp phân tử trong dịch lên men thành C2H5OH, CO2 và một số chất hữu cơ khác
nhờ hoạt động của nấm men. Đồng thời lên men còn tạo các sản phẩm phụ như este,
axit hữu cơ, rượu bậc cao, aldehit, glyxerin… hoà tan vào dịch lên men.
3.2.2.5.2. Tiến hành
Chuẩn bị giống:
+ Từ ống gốc đến 10L thường thực hiện trong phòng thí nghiệm
Môi trường nuôi cấy ở 10mL, 100mL: Môi trường nuôi cấy ở giai đoạn này
thường dùng malt đại mạch.
+ Từ 10L thực hiện trong phân xưởng sản xuất
- Thao tác thực hiện: Men giống được nuôi cấy ở môi trường thạch nghiêng. Khi
đã có men giống và đã chuẩn bị môi trường xong, ta tiến hành cấy chuyền nấm men
giống từ môi trường thạch nghiêng sang môi trường dịch thể 10 ml. Sau đó nuôi
trong tủ ấm, duy trì nhiệt độ 28 ÷320C và giữ trong thời gian 20÷24 giờ.
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Ống giống gốc ống nghiệm 10mL bình nuôi 100mL
bình cầu 1000mLbình 10L
thùng 100L
thùng 1000L đủ lượng giống yêu cầu
Đồ án tốt nghiệp - 31 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
Sau thời gian đó thì ta chuyển nấm men từ ống nghiệm 10ml sang bình 100ml,
1000ml cũng đã chứa môi trường dinh dưỡng đã được chuẩn bị trước, thời gian nuôi
cấy 12 giờ.
Tiếp tục, chuyển sang nuối cấy ở bình 10l, sau 10÷12 giờ thì chuyển sang nuôi
cấy ở các thiết bị lớn hơn.
-Tiến hành lên men: [7, tr 152]
Sử dụng phương pháp lên men liên tục:
Dịch cháo và dịch nấm men giống được cho vào thùng đầu gọi là thùng lên
men chính, luôn chứa một lượng lớn tế bào trong 1ml dung dịch. Khi đầy thùng đầu
thì dịch lên men sẽ chảy tiếp sang các thùng bên cạnh và cuối cùng là thùng chứa
giấm chín.
Sơ đồ gồm hai thùng nhân giống nấm men cấp 1 và một thùng nhân giống
nấm men cấp 2, một thùng lên men chính và có khoảng 6÷8 thùng lên men tiếp theo.
Thùng nhân giống cấp 1 được đặt trên thùng nhân giống cấp 2 để dễ dàng tự chảy.
Thùng nhân giống cấp 2 cũng được đặt cao hơn so với thùng lên men chính.
Khi bắt đầu sản xuất ta chuẩn bị nấm men giống ở 2 thùng cấp 1 lệch nhau
khoảng 3÷4 giờ. Khi nấm men giống ở thùng nhân giống nấm men cấp 1 đạt yêu cầu
thì tháo xuống thùng cấp 2. Thùng vừa giải phóng cần vệ sinh, thanh trùng và đổ đầy
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Hình 3.4. Sơ đồ lên men liên tục
Đồ án tốt nghiệp - 32 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
dịch đường mới. Tiếp đó thanh trùng ở 750C rồi axit hoá tới độ chua 1,8÷2,4g
H2SO4/l. Sau đó làm lạnh đến nhiệt độ nhân giống rồi cho 25÷30% lượng nấm men
giống ở thùng cấp 1 còn lại vào và để cho lên men đến độ biểu kiến 5÷6%. Lượng
nấm men giống còn lại ở thùng cấp 1 tháo hết xuống thùng cấp 2. Sau khi vệ sinh và
thanh trùng lại tiếp tục chu kỳ nhân giống khác.
Ở thùng nhân giống nấm men cấp 2 tiếp tục cho dịch đường tới đầy và axit
hoá tới độ chua 1÷1,25g H2SO4/l rồi để cho lên men tiếp tới độ lên men biểu kiến
còn 5÷6%. Cho toàn bộ dịch ở thùng cấp 2 vào thùng lên men chính rồi liên tục cho
dịch đường vào. Dịch lên men sẽ tiếp tục chảy từ thùng lên men chính sang các
thùng bên cạnh và đến thùng cuối cùng ta thu được giấm chín. Tổng thời gian lên
men là 70÷72 giờ, nhiệt độ lên men ở thùng lên men chính ( 25÷270C), hai thùng
tiếp theo (27÷300C), các thùng còn lại ( 27÷280C).
Ưu điểm lớn nhất của phương pháp lên men này là dùng một lượng men
giống lớn ở thùng lên men chính nên lên men xảy ra nhanh, hạn chế sự tạp nhiễm.
Nhược điểm: Yêu cầu công nghệ cao, ổn định các điều kiện sản xuất như
dịch đường, men giống, kĩ thuật thao tác cao. Phương pháp lên men này dễ nhiễm
khuẩn hoàng loạt dẫn đến giảm hiệu suất lên men.
3.2.2.6. Chưng cất và tinh chế
3.2.2.6.1. Mục đích
Chưng cất: Chưng cất là quá trình tách cồn cùng các chất dễ bay hơi ra khỏi
giấm chín để thu được cồn thô và bã rượu.
Tinh chế là quá trình tách các tạp chất ra khỏi cồn thô và nâng cao nồng độ
cồn và cuối cùng nhận được cồn tinh chế.
3.2.2.6.2. Tiến hành
Tiến hành chưng cất và tinh chế theo sơ đồ chưng ba tháp gián tiếp một dòng.
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Đồ án tốt nghiệp - 33 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
Hình 3.5.Sơ đồ chưng ba tháp gián tiếp một dòng.
Ghi chú : 1.Thùng chứa dấm chín. 7.Bình làm lạnh ruột gà.
2.Bình hâm dấm. 8.Tháp trung gian ( tháp aldehyt).
3.Bình tách CO2 9,10.Bình ngưng tụ.
4.Tháp thô. 11.Tháp tinh chế.
5.Bình chống phụt giấm. 12. Bình ngưng tụ hồi lưu.
6.Bình ngưng tụ cồn thô. 13.Bình làm lạnh sản phẩm.
* Thuyết minh qui trình chưng cất và tinh chế:
Giấm chín được bơm lên thùng chứa giấm chín (1), sau đó tự chảy vào các bình
hâm giấm (2). Ở đây giấm chín được hâm nóng bằng hơi rượu ngưng tụ đến nhiệt
độ 70÷800C rồi chảy qua bình tách CO2 số (3) rồi vào tháp (4). Khí CO2 và hơi rượu
bay lên được ngưng tụ ở (6) qua (7) rồi ra ngoài. Tháp thô được đun bằng hơi trực
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Đồ án tốt nghiệp - 34 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
tiếp, hơi rượu đi từ dưới lên, giấm chảy từ trên xuống nhờ đó quá trình chuyển khối
được thực hiện, sau đó hơi rượu ra khỏi tháp và được ngưng tụ ở (2) và (6) rồi qua
(7) ra ngoài. Chảy xuống tới đáy nồng độ rượu trong giấm còn khoảng 0,015 ÷
0,03%V được thải ra ngoài gọi là bã rượu. Muốn kiểm tra rượu sót trong bã ta phải
ngưng tụ dạng hơi cân bằng với pha lỏng. Hơi ngưng tụ có nồng độ 0,4÷0,6% là đạt
yêu cầu. Nhiệt độ của tháp thô 103 ÷ 1050C.
Phần lớn rượu thô (90 ÷ 95%) liên tục đi vào tháp aldehyt số (8). Tháp này cũng
dùng hơi trực tiếp, hơi ruợu bay lên được ngưng tụ và hồi lưu đến 90%, chỉ điều
chỉnh lượng nước làm lạnh và lấy ra khoảng 3 ÷ 5% gọi là cồn đầu. Một phần rượu
thô (5 ÷ 10%) ở (6) hồi lưu vào đỉnh tháp aldehyt vì chứa nhiều tạp chất.
Sau khi tách bớt tạp chất, rượu thô từ đáy tháp aldehyt số (8) liên tục đi vào tháp
tinh (11) với nồng độ 35 ÷ 40%V. Tháp tinh chế (11) cũng được cấp nhiệt bằng hơi
trực tiếp (có thể gián tiếp), hơi bay lên được nâng dần nồng độ sau đó ngưng tụ ở
(12) rồi hồi lưu lại tháp. Bằng cách điều chỉnh lượng nước làm lạnh ta lấy ra
1,5÷2% cồn đầu rồi cho hồi lưu về đỉnh (8). Cồn sản phẩm lấy ra ở dạng lỏng cách
đĩa hồi lưu 3 đến 5 đĩa và được làm lạnh ở (13).
Nhiệt độ đáy tháp aldehyt duy trì ở nhiệt độ 78÷790C. Nhiệt độ thân tháp tinh ở vị
trí cách đĩa tiếp liệu 3÷4 đĩa về phía trên khống chế ở 82÷830C.
Sơ đồ trên được gọi là gián tiếp một dòng vì sản phẩm đi vào các tháp chỉ có một
dòng chất lỏng duy nhất. Còn gọi là gián tiếp vì bản thân dòng chất lỏng không
chứa ẩn nhiệt bay hơi.
Sơ đồ gián tiếp một dòng có ưu điểm là đễ thao tác, chất lượng cồn tốt và ổn định
nhưng tốn hơi.
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Đồ án tốt nghiệp - 35 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
CHƯƠNG 4 TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT
4.1. Biểu đồ nhập liệuTháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Nguyên liệu x x x x x x x 0 x x x x
Nhà máy làm việc 11 tháng trong năm, tháng 8 ngừng hoạt động để vệ sinh, sửa
chữa thiết bị hư hỏng và bảo dưỡng các thiết bị khác nhằm làm cho quá trình sản
xuất được hiệu quả hơn. Trong năm nghỉ các ngày chủ nhật và các ngày lễ lớn (1/1,
4 ngày tết âm lịch, 10/3 âm lịch, 30/4, 1/5, 2/9).
4.2. Biểu đồ sản xuất của nhà máy
Do đặc điểm của quá trình sản xuất nên nhà máy làm việc một ngày 3
ca, số ngày sản xuất 1 năm được tính bằng số ngày trong năm trừ đi các
các ngày lễ, tết.
Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Số ngày sản xuất 26 28 31 29 30 30 31 0 29 31 30 31
Số ca sản xuất 78 84 93 87 90 90 93 0 87 93 90 93
Tổng số ngày sản xuất: 326 ngày, tổng số ca sản xuất: 978 ca.
4.3. Tính cân bằng sản phẩm
4.3.1. Các thông số ban đầu
- Năng suất: 60.000 lít cồn 96o/ ngày.
- Thành phần nguyên liệu: 100% sắn lát khô.
- Nồng độ chất khô của dịch sau khi nấu: 18%, nồng độ dịch lên men: 16%.
- Hiệu suất đường hoá: 98%.
- Hiệu suất lên men: 98%.
- Hiệu suất chưng cất tinh chế: 97%.
- Hiệu suất thu hồi:
- Hao hụt và tổn thất nguyên liệu qua từng công đoạn:
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Đồ án tốt nghiệp - 36 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
Bảng 4.1. Bảng hao hụt và tổn thất qua các công đoạn
STT Công đoạn Hao hụt và tổn thất1 Làm sạch 2%2 Nghiền 0,5%3 Nấu sơ bộ 1%4 Phun dịch hóa 0,5%5 Nấu chín 1%6 Tách hơi 0,5%7 Làm nguội 0,5%8 Đường hóa 2%9 Làm lạnh 0,5%10 Lên men 2%11 Chưng cất 1%12 Tinh chế 1%
Bảng 4.2. Bảng độ ẩm và hàm lượng tinh bột trong nguyên liệu
Nguyên liệu Độ ẩm Chất khô Tinh bộtSắn 13% 87% 73%
4.3.2.Tính toán cân bằng vật chất
4.3.2.1. Công đoạn làm sạch
Khối lượng nguyên liệu đem vào làm sạch: M (kg)
Lượng nguyên liệu thu được sau làm sạch:
(kg)
Khối lượng chất khô có trong nguyên liệu sau làm sạch:
(kg)
Khối lượng tinh bột có trong nguyên liệu sau làm sạch:
(kg)
Khối lượng nước có trong nguyên liệu sau làm sạch:
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Đồ án tốt nghiệp - 37 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
(kg)
4.3.2.2. Công đoạn nghiền
Khối lượng nguyên liệu thu được sau khi nghiền:
(kg)
Khối lượng chất khô có trong nguyên liệu sau khi nghiền:
(kg)
Khối lượng tinh bột có trong nguyên liệu sau khi nghiền:
(kg)
Khối lượng nước có trong nguyên liệu sau khi nghiền:
(kg)
4.3.2.3. Công đoạn nấu sơ bộ
Gọi là lượng nước tại công đoạn nấu sơ bộ mà ta cần bổ sung để sau khi
nấu chín nồng độ chất khô đạt 18%.
Lượng enzyme bổ sung quá trình nấu và đường hóa bằng 1‰ so với lượng
tinh bột có trong nguyên liệu:
(kg)
Trong quá trình nấu sơ bộ ta bổ sung một lượng enzyme bằng 30% so với
tổng lượng enzyme bổ sung quá trình nấu và đường hóa:
(kg)
Do lượng enzyme bổ sung vào quá trình nấu có khối lượng nhỏ hơn so với
khối lượng chất khô của nguyên liệu nên có thể bỏ qua.
Vậy khối lượng của dịch cháo sau khi nấu sơ bộ là:
(kg)
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Đồ án tốt nghiệp - 38 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
Khối lượng chất khô có trong dịch cháo sau khi nấu sơ bộ:
(kg)
Khối lượng tinh bột có trong dịch cháo sau khi nấu sơ bộ:
(kg)
Khối lượng nước trong dịch cháo còn lại sau khi nấu sơ bộ:
(kg)
4.3.2.4. Công đoạn phun dịch hóa
Khối lượng của dịch cháo thu được sau khi phun dịch hóa:
(kg)
Khối lượng chất khô có trong dịch cháo sau khi phun dịch hóa:
(kg)
Khối lượng tinh bột có trong dịch cháo sau khi phun dịch hóa:
(kg)
Khối lượng nước có trong dịch cháo sau khi phun dịch hóa:
(kg)
4.3.2.5. Công đoạn nấu chín
Cứ 1 kg nguyên liệu chưa hòa nước đưa vào nấu chín cần cung cấp 2 kg hơi
và lượng nước ngưng tụ sau khi nấu chín bằng 50% lượng hơi cấp vào. Vậy khối
lượng nước ngưng tụ sau khi nấu:
(kg)
Khối lượng dịch cháo sau khi nấu chín:
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Đồ án tốt nghiệp - 39 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
(kg)
Khối lượng chất khô có trong dịch cháo sau khi nấu chín:
(kg)
Khối lượng tinh bột có trong dịch cháo sau khi nấu chín:
(kg)
Khối lượng nước có trong dịch cháo sau khi nấu chín:
(kg)
Sau nấu chín nồng độ chất khô đạt 18% nên ta có:
(kg).
Khối lượng nước có trong dịch cháo sau khi nấu chín:
(k
g)
Vậy khối lượng dịch cháo sau khi nấu chín:
(kg)
4.3.2.6. Công đoạn tách hơi
Lượng hơi cấp cho quá trình nấu chín bằng hai lần so với lượng nguyên liệu
sau khi nghiền để hòa nước. Lượng hơi tách ra trong công đoạn tách hơi chiếm 30%
so với lượng hơi cung cấp cho quá trình nấu chín:
(kg)
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Đồ án tốt nghiệp - 40 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
Khối lượng dịch cháo thu được sau khi tách hơi:
(kg)
Lượng chất khô có trong dịch cháo sau tách hơi:
(kg)
Khối lượng tinh bột có trong dịch cháo sau khi tách hơi:
(kg)
Khối lượng của nước có trong dịch cháo sau khi tách hơi:
(kg)
4.3.2.7. Công đoạn làm nguội:
Khối lượng dịch cháo sau khi làm nguội:
(kg)
Khối lượng chất khô có trong dịch cháo sau làm nguội:
(kg)
Khối lượng tinh bột có trong dịch cháo sau khi làm nguội:
(kg)
Khối lượng của nước có trong dịch cháo sau khi làm nguội:
(kg)
4.3.2.8. Công đoạn đường hóa:
Trong quá trình đường hóa ta bổ sung một lượng enzyme, lượng enzyme này
bằng 70% so với tổng lượng enzyme bổ sung quá trình nấu và đường hóa.
(kg)
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Đồ án tốt nghiệp - 41 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
Lượng axit H2SO4 300Be cần bổ sung trong quá trình đường hóa sử dụng cho
100 lít cồn 100%V là 1,5÷2 kg.
Theo lý thuyết 100 kg tinh bột sản xuất được 72 lít cồn 100%V. Nên 100kg
tinh bột cần bổ sung 1,08kg H2SO4 300Be.
Vậy lượng axit H2SO4 300Be bổ sung cho quá trình nấu chín là:
(kg)
Gọi là lượng nước trong quá trình đường hóa ta cần bổ sung.
Lượng enzyme và lượng axit H2SO4 có khối lượng rất thấp so với khối lượng
chất khô của khối nguyên liệu nên ta có thể bỏ qua.
Khối lượng của dịch đường sau đường hóa là:
(kg)
Khối lượng chất khô có trong dịch đường sau đường hóa:
)(804,0100
98820,0
100
)2100(78 kgM
Mmm CK
CK
Ta có: (C6
H10
O5
)n
+ nH2
O → nC6
H12
O6
(1)
162 180
Tinh bột chuyển hóa thành đường với hiệu suất 98% nên dựa vào phương
trình (1) ta có khối lượng đường thu được sau khi đường hóa là:
(kg)
Khối lượng đường còn lại sau khi đường hóa với hao hụt 2% là:
(kg)
Khối lượng nước còn lại trong dịch đường sau khi đường hóa là:
(kg)
4.3.2.9. Công đoạn làm lạnh
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Đồ án tốt nghiệp - 42 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
Khối lượng dịch đường sau làm lạnh là:
(k
g)
Khối lượng chất khô có trong dịch đường sau khi làm lạnh là:
(kg)
Khối lượng đường trong dịch đường còn lại sau khi làm lạnh:
(kg)
Lượng nước còn lại trong dịch đường sau khi làm lạnh:
(kg)
Nồng độ chất khô của dịch đường sau đem lên men là 16% nên ta có:
(kg)
Lượng nước còn lại trong dịch đường sau khi làm lạnh:
(kg)
Khối lượng của dịch đường sau làm lạnh:
(kg)
4.3.2.10. Công đoạn lên men
Trong quá trình lên men ta bổ sung một lượng Na2SiF6 bằng 0,25% so với
khối lượng dịch cháo sau đường hóa đem làm lạnh:
(kg)
Na2SiF6 có khối lượng thấp so với chất khô nguyên liệu nên có thể bỏ qua.
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Đồ án tốt nghiệp - 43 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
Lượng chất khô không đường có tỉ lệ rất thấp so với lượng đường trong dịch
lên men. Nên thể tích dịch đường lên men với đương 16% = 1,065 ( kg/lít) [9, tr 58] :
VDịchđường= (lit)
Thể tích men giống sử dụng bằng 10% so với thể tích dịch đường đem lên
men: Vmen giống= (lit).
Dịch đường sau khi làm lạnh thì 90%V sẽ được đem đi lên men. Vậy lượng
dịch đường đem đi lên men là
VDịchlênmen= VDịch đường x 90%= (lit).
Sau khi nhân giống xong thì dịch nhân giống sẽ được bơm trở lại thùng lên
men, vây thể tích của dịch đường đi lên men:
V= VDịch đường+ Vmen giống (lit).
Sau khi nhân giống xem như nấm men đã sử dụng hết lượng đường nên
nồng độ đường còn lại là
C%= đương 14,4% = 1,056 ( kg/lít) [9, tr 58]
Khối lượng của dịch trước lên men là:
(kg)
Dựa vào phương trình lên men (2):
→ 2 + 2 (2)
180,2 92,1 88
Cứ 100kg đường glucose tạo thành 51,16 kg cồn khan, nên lượng cồn khan
thu được tạo ra từ 0,659xM kg đường với hiệu suất lên men là 98% là:
mcồnkhan (kg)
Khối lượng cồn khan thu được với hao hụt là 2%:
mcồn khan= (kg)
Thể tích cồn khan thu được sau lên men với = 0,78927( kg/lít) [8, tr 9]
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Đồ án tốt nghiệp - 44 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
Vcồn khan (lit)
Dựa vào phương trình lên men ta suy ra lượng CO2 thu được sau lên men:
(kg)
Khối lượng giấm chín thu được sau lên men:
(kg)
Độ rượu trong giấm : khốilượng=8%V [7,tr 248]
Thể tích giấm chín:
Vgiấm chín = (lit)
4.3.2.11. Công đoạn chưng cất
Dịch giấm chín trước khi vào đĩa tiếp liệu có nồng độ 8%V = 6,38% khối
lượng. Nhiệt độ sôi tương ứng ở nồng độ đó là: ts = 93,84 0C [7, tr 278]
Trước khi vào tháp, giấm được hâm nóng đến 700C ở thiết bị hâm giấm. Sau
đó đưa vào tháp thô để nâng nhiệt độ đến t = 93,84oC.
Nhiệt lượng cần đun nóng giấm từ 700C đến nhiệt độ sôi tính cho 100 kg
giấm:
Trong đó: 100: Khối lượng giấm vào tháp.
CD = 1,019 – 0,0095 B: Nhiệt dung riêng của giấm. (Kcal/kg.độ)
B = 6,38 %: Nồng độ chất khô trong giấm (%).
Suy ra : (kcal/kg.độ)
Nên (Kcal)
Theo đồ thị X - 3 ,nồng độ etanol tại đĩa tiếp liệu x = 8 % khối lượng bằng
3,29 % mol. Từ đó theo bảng X- 1[10, tr 313] nhiệt độ sôi tương ứng ở nồng độ đó
là ts = 92,6 oC. Nồng độ rượu ở pha hơi: y = 47,6 % khối lượng bằng 26,21 % mol.
Khối lượng hơi rượu bốc lên khỏi tháp thô ứng với 100kg giấm là:
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Đồ án tốt nghiệp - 45 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
G =
Thực tế lượng hơi thường cấp dư nên lượng hơi rượu thực tế là:
(Với β = 1,05: Hệ số hơi thừa ).
Nồng độ thật của rượu ở pha hơi: y = = 45,33 (% khối lượng).
Phương trình cân bằng vật chất cho tháp thô ứng với 100 kg giấm chín giả sử
rằng lượng rượu trong bã là không đáng kể: P + 100 = R + GT
Trong đó : P – Lượng hơi nước cần dùng, kg/h
R – Lượng bã rượu, kg/h
GT – Lượng hơi rượu đi ra khỏi tháp.
Suy ra : 100 + P = R + 14,073 P + 85,927 = R.
Bảng 4.3. Bảng cân bằng nhiệt lượng ứng với 100 kg giấm chín
Thành phần nhiệtKhối lượng
(kg)
Nhiệt lượng riêng
(KJ/kg)
Tính toán nhiệt
(KJ)
Và
o
Giấm chín 100 297 100×297=29700Hơi nước P 2680 2680P
RaHơi nước - rượu 14,073 2010 14,073×2010=28286,7
3Bã 85,927+P 420 (85,927+P) ×420Nhiệt làm mát. 840
Phương trình cân bằng nhiệt:
29700+2680 P=28286,73+(85,927+P) 420+ 840
P =15,715(Kg) R = 101,642 (Kg).
Ta có 100 kg giấm chín cần 15,715 kg hơi và bã thu được là 101,642 (kg)
Hơi đốt cần cung cấp cho 5,080 M (kg) giấm chín là :
mhơi (kg)
Lượng bã từ 5,080 M kg giấm chín:
(kg)
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Đồ án tốt nghiệp - 46 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
Hơi trong tháp ứng với 5,080 M kg giấm:
G = (kg)
Lượng hơi thực tế đi ra khỏi tháp thô vào thiết bị ngưng tụ:
(kg)
Toàn bộ hơi sau khi ra khỏi tháp thô được đem đi ngưng tụ thành rượu thô.
Nên lượng rượu thô là 0,715 M (kg).
Hao hụt ở chưng cất là 1%, nên lượng rượu thô thu được là:
mrượu thô (kg)
4.3.2.12. Tinh chế
Nếu ta xem tổn thất rượu ở bã là không đáng kể thì ta có:
Với: – Nồng độ cồn trong giấm chín. = 8 %V
VD – Lượng giấm chín. VD = 5,137 M (lit)
– Nồng độ cồn sản phẩm lấy ra. = 96%V.
Lượng cồn sản phẩm lấy ra là: (lit)
Hiệu suất chưng cất tinh chế đạt 98% nên lượng cồn sản phẩm lấy ra là:
(lit)
Ta có lượng cồn khan có trong giấm chín sau lên men là 0,419 M (lit).
Lượng cồn khan bị tổn thất trong quá trình chưng cất và tinh chế là:
(lit)
Tương đương với cồn 96%
(lit)
Nên lượng cồn 96% thu được là:
(lit)
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Đồ án tốt nghiệp - 47 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
Lượng cồn đầu tách ra khỏi tháp trung gian bằng 3% so với lượng cồn tuyệt
đối có trong giấm chín [2, tr 200]: (lit)
Lượng dầu fuzel tách ra khỏi tháp tinh bằng 3% so với lượng cồn tuyệt đối
có trong giấm chín [2, tr 201] : (lit)
Năng suất nhà máy là 60000 (lit/ngày) nên ta có :
Vcồn96% (lit),
Suy ra M = 146341,463(kg/ngày).
*Tính cân bằng vật chất trong một ngày
1. Công đoạn làm sạch
Khối lượng nguyên liệu đem vào làm sạch: M = 146341,463 (kg)
Khối lượng nguyên liệu thu được sau làm sạch:
(kg)
2. Công đoạn nghiền
Khối lượng nguyên liệu thu được sau khi nghiền:
(kg)
3. Công đoạn nấu sơ bộ
Lượng enzyme bổ sung quá trình nấu sơ bộ:
(kg)
(kg)
Vậy khối lượng của dịch cháo sau khi nấu sơ bộ là:
(kg)
4. Công đoạn phun dịch hóa
Khối lượng của dịch cháo thu được sau khi phun dịch hóa:
(kg)
5. Công đoạn nấu chín Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Đồ án tốt nghiệp - 48 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
Khối lượng dịch cháo sau khi nấu chín:
(kg)
6. Công đoạn tách hơi
Lượng hơi tách ra trong công đoạn tách hơi chiếm 30% so với lượng hơi
cung cấp cho quá trình nấu chín:
(kg)
Khối lượng dịch cháo thu được sau khi tách hơi:
(kg)
7. Công đoạn làm nguội:
Khối lượng dịch cháo sau khi làm nguội:
(kg)
8. Công đoạn đường hóa:
Trong quá trình đường hóa ta bổ sung một lượng enzyme, lượng enzyme này
bằng 70% so với tổng lượng enzyme bổ sung quá trình nấu và đường hóa.
(kg)
Vậy lượng axit H2SO4 300Be bổ sung cho quá trình nấu chín là:
Lượng nước bố sung trong quá trình đường hóa:
Y= 0,573× M = 0,573 × 146341,463 = 83853,658 (kg/ngày)
Khối lượng của dịch đường sau đường hóa là:
(kg)
(kg)
9. Công đoạn làm lạnh
Khối lượng dịch đường sau làm lạnh là:
(kg)
10. Công đoạn lên men
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Đồ án tốt nghiệp - 49 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
Lượng Na2SiF6 bổ sung trong quá trình lên men trong một ngày:
Thể tích dịch đường lên men với đương 16% = 1,065(kg/lít).
VDịchđường= (lit)
Thể tích men giống sử dụng 10% so với thể tích dịch đường đem lên men:
Vmen giống= (lit)
Thể tích của dịch trước lên men:
V= (kg)
Khối lượng của dịch trước lên men là:
(kg)
Cồn khan thu được :
mcồnkhan (kg)
Khối lượng cồn khan thu được với hao hụt là 2%:
mcồn khan (kg)
Thể tích cồn khan thu được sau lên men:
Vcồn khan (lit)
Lượng CO2 thu được:
(kg)
Khối lượng giấm chín thu được sau lên men:
Thể tích giấm chín:
Vgiấm chín (lit)
11. Chưng cất
Lượng hơi đốt cần cấp:
mhơi (kg)
Lượng bã tạo ra là:
(kg)
Rượu thô thu được:
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Đồ án tốt nghiệp - 50 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
mrượuthô (lit)
12. Tinh chế
Lượng cồn 96% thu được là:
(lit)
Lượng cồn đầu tách ra khỏi tháp trung gian bằng 3% so với lượng cồn tuyệt
đối có trong giấm chín:
(lit)
Lượng dầu fuzel tách ra khỏi tháp tinh bằng 3% so với lượng cồn tuyệt đối
có trong giấm chín: (lit)
Bảng 4.4. Bảng tổng kết cân bằng vật chất
T
T
Nguyên liệu, thành
phẩm, bán thành phẩm
Tính cho 1
ngàyTính cho 1mẻ Tính cho 1h
01 Lượng nguyên liệu146341,463(kg
)24390,244(kg) 6097,561(kg)
02Lượng nguyên liệu sau
khi làm sạch
143414,634(kg
)23902,439(kg) 5975,609(kg)
03Lượng nguyên liệu sau
khi nghiền
142682,926(kg
)23780,488(kg) 5945,122(kg)
04Lượng nước cho vào nấu
sơ bộ
402731,706
(kg)67121,951(kg)
16780,488(kg
)
05Khối lượng hỗn hợp
trước khi nấu
545445,891(kg
)90907,649(kg)
22726,912(kg
)
06Khối lượng dịch cháo
sau khi nấu sơ bộ
539923,901(kg
)89987,317(kg)
22496,829(kg
)
07Lượng chế phẩm Enzym
amylaza ở công đoạn nấu31,259(kg) 5,209(kg) 1,302(kg)
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Đồ án tốt nghiệp - 51 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
T
T
Nguyên liệu, thành
phẩm, bán thành phẩm
Tính cho 1
ngàyTính cho 1mẻ Tính cho 1h
08Lượng chế phẩm Enzym
amylaza ở đường hóa72,937(kg) 12,156(kg) 3,039(kg)
09Lượng Na2SiF6 bổ sung
trong quá trình lên men 1756,098(kg) 292,683(kg) 73,171(kg)
10 Lượng H2S04 300Be 1087,317(kg) 181,219(kg) 45,305(kg)
11
Khối lượng dịch cháo
thu được sau khi phun
dịch hóa
537219,511(kg
)89536,585(kg)
22384,146(kg
)
12Khối lượng dịch cháo
sau khi nấu chín
672878,046(kg
)
112146,341(kg
)
28036,585(kg
)
13Khối lượng dịch cháo
thu được sau khi tách hơi
669512,193(kg
)
111585,366(kg
)
27896,341(kg
)
14Khối lượng dịch cháo
sau khi làm nguội
666146,339(kg
)
111024,389(kg
)
27756,097(kg
)
15
Lượng nước bổ sung
trong quá trình đường
hóa
83853,658 (kg) 13975,609(kg) 3403,902(kg)
16Lượng dịch đường sau
công đoạn đường hóa
734859,510(kg
)
122476,085(kg
)
30619,021(kg
)
17Khối lượng dịch đường
sau làm lạnh
731074,388(kg
)
121845,731(kg
)
30461,433(kg
)
18 Thể tích dịch đi lên men686341,462(lít
)
114390,244(lít
)28597,561(lít)
19 Lượng dịch nấm men 68634,146(lít) 11439,024(lít) 2859,756(lít)
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Đồ án tốt nghiệp - 52 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
T
T
Nguyên liệu, thành
phẩm, bán thành phẩm
Tính cho 1
ngàyTính cho 1mẻ Tính cho 1h
20
Khối lượng giấm chín
trước chưng cất – tinh
chế
743414,632(lít
)
123902,439(lít
)30975,609(lít)
21 Rượu trong giấm chín 60878,049(lít) 10146,342(lít) 2536,585(lít)
22Lượngcồn 96% thu được
sau chưng cất và tinh chế60000(lít) 10000(lít) 2500(lít)
23 Lượng khí C02 thu được 25064,007(lít) 4177,335(lít) 1044,334(lít)
24 Lượng cồn đầu 1800(lít) 300(lít) 75(lít)
25 Lượng dầu fusel 1800(lít) 300(lít) 75(lít)
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Đồ án tốt nghiệp - 53 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Hình 5.2. Máy nghiền búa
Đồ án tốt nghiệp - 54 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
CHƯƠNG 5 TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ
5.1. Các thiết bị sản xuất chính5.1.1. Sàng làm sạch
Dựa vào bảng 4.4 ta có lượng sắn cần làm sạch trong một giờ ( Nc):
Nc =6097,560 (kg/h) 6,1 (tấn/h).
Chọn sàng rung model 2D - 198 do nhà máy cơ
khí Hoàng Liệt chế tạo với các đặc tính :
- Năng suất: 10 tấn/h.
- Kích thước máy (d×r×c): 1860×1760×998 (mm).
Số lượng: n = = → Chọn 1 máy.
5.1.2. Máy nghiền
Dựa vào bảng 4.4 ta có lượng sắn đem nghiền trong một giờ:
Nc = 5975,609 (kg/h) 6,0 (tấn /h)
Chọn máy nghiền búa modell TTP - 10000 do
công ty Tân Thiên Phú sản xuất với các đặc tính kỹ thuật:
- Năng suất: 10 tấn/h.
- Kích thước (d×r×c): 2000×1050×2600 (mm).
Số lượng thiết bị:n = = → Chọn 1 thiết bị.
5.1.3. Bunke chứa sắn sau khi nghiền
Dựa vào bảng 4.4 ta suy ra lượng sắn sau nghiền một mẻ:
GS =23780,488 (kg)
Khối lượng riêng của sắn: = 762 kg/m3.
Thể tích bunke với hệ số chứa đầy α = 0,85:
VBunke (m3).
Bunke được chế tạo bằng thép có dạng hình trụ, có đáy hình nón góc nghiêng
ở đáy 600. Thể tích bunke:
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Hình 5.1. Sàng rung
Hình 5.3. Bunke
Đồ án tốt nghiệp - 55 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
Chọn H = 1,3 D và d = , ta được:
V=
Suy ra: D = 3,07 (m), H = 4 (m), d = 0,8 (m).
Chọn chiều cao ống tháo liệu: h0 = 0,2 m
Chiều cao chóp: h = .
Chiều cao của bunke: HBunke= H + h + h0 = 4 + 1,135 + 0,2 = 5,535(m).
Vậy ta chọn một bunke chứa sắn sau khi nghiền có kích thước như sau:
D = 3,07(m), d = 0,8(m), H = 4(m), h = 1,135(m), h0 = 0,2(m), HBunke = 5,535(m).
5.1.4. Cân định lượng
Lượng sắn cần cân đem nấu trong một mẻ: 23780,487 (kg)
Chọn cân tự động model HS [12] với các đặc tính kỹ thuật :
- Trọng lượng cân tối đa: 20 (tấn/h).
- Kích thước (d×r×c): 1660×1270×2540 (mm)
- Số lần cân trong một mẻ: 2 lần.
Số lượng thiết bị : chọn 1 cân.
5.1.5. Thùng hòa trộn:Thùng hòa trộn dùng để trộn nước với bột sắn có thân hình trụ tròn, đáy hình
nón góc nghiêng 450C, trên nắp có gắn động cơ có cánh khuấy, bột và sắn nguyên
liệu, enzym cho vào trên thùng, còn nguyên liệu được rút ra ở đáy thùng và có cửa
vệ sinh.
Lượng bột sắn đưa vào hòa trộn trong 1h là: 5975,609 (kg/h)
Thể tích sắn chiếm chổ: VS = 7,842(m3)
Khối lượng riêng của nước là: = 1000 (kg/m3)
Khối lượng nước hòa trộn trong 1 h là: 16780,487 (kg/h)
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Hình 5.4. Cân định lượng
Đồ án tốt nghiệp - 56 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
Thể tích nước hòa trộn trong 1 mẻ: Vnước = = = 16,780 (m3/h).
Thể tích nguyên liệu: V=VS+Vnước=7,842 + 16,780 = 24,622(m3 /h).
Chọn hệ số chứa đầy: = 0,85
Tiến thành phối trộn trong 1/2 giờ.
Vậy thể tích của nồi: VN = = 14,483 (m3)
Tính kích thước nồi hòa trộn:
VN = Vtrụ + Vnón = (***)
Trong đó: Chiều cao phần nón: h = ; α = 450
nên
Chọn: H = 1,5D: Chiều cao phần trụ, với D: Đường kính thùng.
d = 0,1m: Đường kính ống dịch ra ở đáy
Thay vào (***): ta tính được D theo công thức sau:
=2,22(m)
Chiều cao phần trụ: H = 1,5×D = 1,5 × 2,22 = 3,33 (m)
Chiều cao phần nón: h = 1,06 (m)
Chọn: h1 = 0,6m: Chiều cao nắp thùng để lắp mô tơ gắn cánh khuấy.
h2 = 0,15m: Chiều cao của ống dẫn dịch.
Vậy tổng chiều cao của nồi là:
Hnồi = H + h + h1 + h2 = 3,33 + 1,06 + 0,6 + 0,15 = 5,14 (m)
Tốc độ cánh khuấy trong thời gian hòa bột là: 45 - 50 (v/phút).
Vậy ta chọn 1 thùng hòa trộn.
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Đồ án tốt nghiệp - 57 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
5.1.6. Nồi nấu sơ bộ
Lượng bột sắn nấu sơ bộ trong một mẻ:
GS = 23780,487 (kg)
Thể tích sắn chiếm chỗ:
VS = 31,208(m3)
Khối lượng nước nấu sơ bộ trong 1 mẻ: 67121,951 (kg).
Khối lượng riêng của nước ở 250, p = 760 mmHg,
= 1000 (kg/m3) [9, tr 9]
Thể tích nước chiếm chỗ:
Vnước = = = 67,122 (m3).
Thể tích nguyên liệu mỗi nồi:
V=VS+Vnước=31,208 + 67,122 = 98,33(m3).
Vậy thể tích cần chứa của nồi nấu sơ bộ với hệ số chứa đầy = 0,85 là:
VN = (m3).
Nồi nấu có dạng hình trụ, đáy nón, góc nghiêng ở đáy 450
Chọn h = 2 D, d =
Chiều cao đáy nồi: h0 =
Thể tích đáy:
Thể tích
thân nồi: ,
Với VN = 115,682 (m3) (m)
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Hình 5.5. Nồi nấu sơ bộ
Đồ án tốt nghiệp - 58 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
Suy ra: (m), d = (m)
(m)
Chiều cao thiết bị: (m).
Vậy chọn một nồi nấu sơ bộ với D = 4,08m), d = 0,51 (m), H = 9,945 (m).
5.1.7. Bộ phận tiếp xúc nhiệt
Dựa vào bảng 4.4 nguyên liệu bơm phun dịch hóa một mẻ: 89987,316 (kg).
Chọn thiết bị phun dịch hóa model PSX – 200 do
Trung Quốc sản xuất [15] với các đặc tính kỹ thuật:
- Chiều cao: 1500 (mm).
- Đường kính:400 (mm).
- Áp suất: >5 (kg/cm2)
Số lượng: 1 thiết bị.
5.1.8. Nồi nấu chín
Nồi nấu chín được nấu chín ở áp suất thường, nhiệt độ cao nên chọn thiết bị
được chế tạo bằng thép không gỉ, thân hình trụ tròn, có lớp bảo ôn, nắp và đáy hình
elip. Ở giữa có vách ngăn để dịch cháo chảy chuyền từ ngăn này sang ngăn kia rồi
qua nồi khác.
Ngoài ra trong quá trình nấu chín có một lượng nước ngưng tụ lại do
hơi mang vào.
Hệ thống gồm 6 nồi nấu chín.Nồi nấu chín có dung tích bằng ¾ so với
dung tích của nồi nấu sơ bộ, nguyên liệu chứa 2/3 nồi còn 1/3 chứa hơi.
Thể tích nồi nấu chín là: (m3)
D: Đường kính nồi nấu.
Chiều cao thân nồi: h1 = 3 D, chiều cao nắp: h2 = 0,1 D.
Thể tích thân trụ: Vtrụ =
Thể tích phần nắp thiết bị: Vnắp ( m3).
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Hình 5.6. Thiết bị tiếp xúc nhiệt
Hình 5.7. Nồi nấu chín
Đồ án tốt nghiệp - 59 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
Thể tích thùng:
V = Vtrụ + 2Vnắp , V= +2 .
V = (m3).
D = 3,29 (m), h1 = 9,87 (m), h2 = 0,329 (m).
Chiều cao thiết bị : H = h1 + 2 h2 = 9,87 + = 10,53 (m).
Vậy ta chọn 6 nồi nấu chín có đường kính D = 3,29 (m), chiều cao trụ h1 =
9,87 (m), chiều cao đáy và nắp h2 = 0,329 (m), chiều cao thiết bị H = 10,53 (m).
5.1.9. Thiết bị tách hơi
Dựa vào bảng 4.4 lượng dịch cháo đem tách hơi một mẻ: 112146,341 (kg).
Lượng dịch cháo đem vào tách hơi trong một giờ: 28036,585 (kg /h).
Dịch chiếm 30% thể tích thiết bị. Thời gian dịch lưu trong thiết bị 20 phút.
Thể tích thiết bị bằng: (m3).
Thiết bị chế tạo bằng thép có dạng hình trụ, đáy nón, góc nghiêng ở đáy 450.
Chọn h2 = 1,5 D, d = (m).
Chiều cao đáy nồi: h1 =
Thể tích đáy nồi:
)
Thể tích thân nồi:
Thể tích nồi: ,
Với V = 18,937m3 .
Suy ra: , d = (m).
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Hình 5.8. Thiết bị tách hơi
Đồ án tốt nghiệp - 60 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
(m)
Chiều cao phần nắp h3 = 0,5 (m)
Chiều cao thiết bị: (m).
Vậy ta chọn một thiết bị tách hơi có đường kính thân nồi D = 2,49(m), chiều
cao thân nồi 3,735(m), 1,09(m),chiều cao thiết bị H= 5,325(m).
5.1.10. Phao điều chỉnh mức
Chọn phao điều chỉnh mức có các thông số kỹ thuật [2, tr 58]:
- Đường kính: 1200 mm
- Chiều cao: 2060 mm.
1
:
T
h
â
n
h
ì
n
h
t
r
ụ
2: Phao
3: Cánh tay đòn
5: Van
6: Ống thoát hỗn hợp
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Đồ án tốt nghiệp - 61 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
5.1.11. Thùng đường hóa
Theo bảng 4.4 lượng dịch cháo đường hóa trong một mẻ: 111024,389 kg.
Thể tích dịch cháo sau làm lạnh với = 1645 (kg/m3 ) [7, tr 178]:
(m3).
Thể tích nước thêm vào khi đường hóa chiếm chỗ:
(m3).
Thể tích chứa của nồi :
Nồi đường hóa có cấu tạo giống nồi nấu sơ bộ có
dạng hình trụ, đáy nón, góc nghiêng ở đáy 450.
Chọn h = 2 D, d = (m), chiều cao đáy nồi: h0 =
Thể tích đáy:
Thể tích thân nồi: ,
Với V = 95,845m3 (m)
Suy ra: , d = = 0,48 (m)
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Hình 5.10. Nồi đường hóa
Hình 5.9. Phao điều chỉnh mức
Đồ án tốt nghiệp - 62 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
Chiều cao thiết bị: .
Chọn một thùng đường hóa có đường kính trụ D = 3,83(m), chiều cao trụ h =
7,66(m), chiều cao đáy h0 = 1,675(m), chiều cao thiết bị H = 9,335(m).
5.1.12. Thiết bị làm nguội ống lồng ống
Thiết bị có dạng zích zắc gồm 2 ống lồng nhau,
dịch đi trong ống, nước làm nguội đi bên ngoài. Ở đây
dịch đường làm nguội từ 600C đến 320C .
Dựa vào bảng cân bằng vật chất ta có
lượng dịch đường sau đường hóa cần làm lạnh trong một ngày là: 666146,339 (kg).
Lượng dịch vào ống trong 1 giờ: m = 666146,339/24=27756,097(kg/h)
Nhiệt lượng toả ra trên bề mặt ống:
Q=m c (t1–t2)= 27756,097 0,977 (60 – 32) = 759295,789 (Kcalo/h)
Trong đó:
+ c = 0,977 kcal/kg độ là nhiệt dung riêng của khối nấu
+ t1, t2 nhiệt độ đầu và cuối của khối nấu
Lượng nhiệt tổn thất ra môi trường xung quanh:
Q’ = 10% Q = 10% 759295,789 = 75929,579 (Kcalo/h)
Nhiệt lượng cần cung cấp: Q” = Q – Q’ = 759295,789 – 75929,579 =
683366,21(Kcalo/h)
Khối lượng nước làm nguội: Q” = m CN (t1 – t2)
Trong đó: CN = 1 kcal/kg.độ là nhiệt dung riêng của nước
Suy ra: m=
= = 24405,936 (kg).
ρnước = 1000 kg/m3, nên Vnước = = 24,406(m3).
Diện tích bề mặt truyền nhiệt: F= =
= 122,029(m2).
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Hình 5.11. Làm nguội ống lồng ống
Đồ án tốt nghiệp - 63 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
Trong đó:
+ K = 150÷250 kcal/m2.h.độ là hệ số truyền nhiệt.
Chọn K = 200 kcal/m2.h.độ
Chiều dài đường ống: L = = = 194,314(m).
Trong đó: dt = 0,1m là đường kính ống trong
Chiều dài đường ống tương đối dài nên ta chia làm 2 thiết bị.
Chiều dài đường ống của mỗi thiết bị: =97,157(m)
Ta chọn đường kính trong d = 100 mm.
Chiều dài vòng xoắn dx = 3 m, số vòng xoắn n = =13 vòng.
Chọn khoảng cách giữa 2 vòng xoắn là 100 mm, đuờng ngoài ống 200 mm.
Chiều cao thiết bị: H = 13 0,2 + (13-1) 0,1 = 3,8(m).
Sau khi tách hơi ta cũng tiến hành làm nguội trước khi cho vào đường hóa
nên ta chọn thêm 2 thiết bị ống lồng ống để làm nguội dịch cháo sau khi đường hóa.
Vậy chọn 4 thiết bị làm nguội ống lồng ống có đường kính trong dtr =
100(mm), dng = 200(mm), chiều cao thiết bị H = 3,8(m).
5.1.13. Tank lên men
Hệ thống thùng lên men trong lên men liên tục thường 8-10 thùng được nối
với nhau bằng các ống chảy chuyền. Chọn 8 thùng lên men, 7 thùng
làm việc, 1 thùng dự trữ. Thời gian làm việc liên tục là 62 giờ.
Thể tích tank lên men chính: Vtb = x (m3).
V: Tổng số dịch lên men trong 1 ngày.
n: Số tank lên men trong 1 ngày.
φ: Hệ số chứa đầy, φ = 0,85.
Lượng dịch đường sau làm lạnh trong 1 ngày: m =686362,073(lit)=686,362 m3
Thể tích chứa của tank lên men: Vtb = 403,742 (m3).
Quan hệ các kích thước cơ bản của tank lên men
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Hình 5.12. Tank lên men
Đồ án tốt nghiệp - 64 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
H = (1,2 ÷ 1,5) D, h1 = (0,15 ÷ 0,3) D, h2 = (0,1 ÷ 0,1125) D.
Trong đó: + D: Đường kính tank lên men chính.
+ H: Chiều cao phần hình trụ của tank, chọn H = 1,3 D.
+ h1: Chiều cao đáy tank, chọn h1 = 0,2 D.
+ h2: Chiều cao nắp tank, chọn h2 = 0,1 D.
Chọn thiết bị có thân trụ, đáy và nắp tank hình côn, được làm từ thép CT3.
Thể tích:
Vlênmen=
Vlênmen = 1,099 × D3 D = = 7,16 (m)
h1 = 0,2 (m), h2 = 0,1 = 0,716 (m),
H = 1,3 (m)
Chiều cao thiết bị: Htb = H + h1 + h2 = 11,456 (m).
Vậy ta chọn 8 tank lên men có đường kính D = 7,16(m), chiều cao đáy tank
h1= 1,432(m) , chiều cao phần nắp h2 = 0,716(m), chiều cao thiết bị H = 11,456(m).
5.1.14. Tank nhân giống cấp 2
Số tank nhân giống cấp 2 là: N
Chọn một tank làm việc và một tank để dự bị.
Tank nhân giống cấp 2 có thể tích bằng 30% so với thể tích tank lên men.
(m3)
Tỉ lệ kích thước, hình dáng và cấu tạo tank nhân giống cấp 2 tương tự như
tank lên men nên ta có: VC2 = 1,099 × D3 D = = 4,79 (m).
h1=0,2 (m),h2=0,1 =0,479(m), H= 1,3
(m)
Chiều cao thiết bị: Htb = H + h1+ h2 = 7,664 (m).
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Hình 5.13. Thùng chứa giấm chín
Đồ án tốt nghiệp - 65 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
Ta chọn 2 tank nhân giống cấp 2 có đường kính D = 4,79(m), chiều cao đáy
tank h1= 0,958(m) , chiều cao phần nắp h2 = 0,479(m), chiều cao thiết bị H =
7,664(m).
5.1.15. Tank nhân giống cấp 1
Số tank nhân giống cấp 1 là: N
Chọn một tank làm việc và một tank để dự bị.
Tank nhân giống cấp 1 có thể tích bằng 30% so với thể tích của tank nhân
giống cấp 2 nên ta có: (m3).
Tỉ lệ các kích thước, hình dáng và cấu tạo của tank nhân giống cấp 1 tương
tự như tank lên men nên ta có: VC1 = 1,099 × D3 D = =3,21 (m).
h1 =0,2 (m),h2=0,1 = 0,321 (m), H =
1,3 (m)
Chiều cao thiết bị: Htb = H + h1 + h2 = 5,136 (m).
Ta chọn 2 tank nhân giống cấp 1 có đường kính D = 3,21(m), chiều cao đáy
tank h1 = 0,642(m), chiều cao phần nắp h2 = 0,321(m), chiều cao thiết bị H =
5,136(m).
5.1.16. Thùng chứa giấm chín
Lượng giấm chín trong một ngày là: 751,756 (m3/ngày) = 31,32(m3/h)
Thùng chứa giấm làm bằng thép không gỉ có dạng hình trụ
đáy hình côn.
Thể chứa của thùng là: (m3)
Chọn h2=1,5 D, d (m).
Chiều cao đáy nồi: h1 =
Thể tích đáy:
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Đồ án tốt nghiệp - 66 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
Thể tích thân nồi:
Thể tích nồi: ,
(m3). (m)
Chọn h2 = 1,5 D = 1,5 2,47 = 3,705(m)
(m)
h1 1,08(m).
Chiều cao thiết bị: h = h1 + h2 = 3,705 + 1,08 = 4,785(m).
Chọn một thùng chứa giấm chín có đường kính trụ D = 2,47(m), chiều cao
đoạn trụ h2 = 3,705(m), chiều cao đáy h1 = 1,08(m), chiều cao thiết bị h = 4,785(m).
5.1.17. Thiết bị tách CO2 và thu hồi rượu
Lượng CO2 sinh ra trong một ngày là: 45365,853 (kg).
Khối lượng riêng của khí CO2 ở nhiệt độ 260C: ρ1 = 1,81 (kg/m3).
Thể tích CO2 sinh ra một giờ: (m3/h).
Đường kính của thiết bị:
(m) [1, tr 274]
W: Vận tốc khí CO2 qua tiết diện tự do của thiết bị, W = 0,9
(m/s)
(m)
Số ống trong phần ngưng tụ:
[1, tr 274]
d: Đường kính trong ống, chọn d =24 (mm)
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Hình 5.14. Thiết bị tách CO2
và thu hồi rượu
Đồ án tốt nghiệp - 67 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
W1: Tốc độ chuyển động của CO2 trong ống, W1= 9 (m/s)
(ống)
Ta chọn thiết bị theo năng suất sản phẩm, kích thước thiết bị:
+ Đường kính của thiết bị: 0,41 m.
+ Số ống hấp thụ : 72
+ Chiều cao thiết bị : 4 m.
5.1.18. Tính tháp thô
5.1.18.1.Xác định số đĩa lý thuyết
Theo (phụ lục 1) số đĩa lý thuyết của tháp là: Nlt = n1 + n2 = 6,82 + 7,64 = 14,46
Trong thực tế hiệu suất đĩa : µ = 0,2÷0,9. Chọn µ = 0,5.
Vậy số đĩa thực tế là: Ntt = Nlt/µ = 14,46/0,5 = 28,92. Chọn Ntt = 29 (đĩa)
5.1.18.2. Tính đường kính tháp
D = (m) [10, tr 18]
gtb: lượng hơi trung bình đi trong tháp (kg/h)
(PWg)tb: vận tốc hơi trung bình trong tháp (kg/m2.s)
Theo (phụ lục 2) ta có :
Đường kính tháp: D = (m).
5.1.18.3. Tính chiều cao tháp
H = (n – 1) h + h1 + h2 [10, tr 160]
Trong đó : + n: số đĩa thực tế của tháp, n = 29
+ h: khoảng cách giữa hai đĩa gần nhau, h = 0,4 (m).
+ h1, h2: chiều cao phần đáy và đỉnh tháp, h1 = h2 = 0,6(m).
H = (29 – 1) 0,4 + 0,6 + 0,6 = 12,4 (m).
Chọn một tháp thô có số đĩa: 29 đĩa, đường kính 1,28 m, chiều cao 12,4 m.
5.1.19. Tháp trung gian
5.1.19.1. Xác định số đĩa
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Đồ án tốt nghiệp - 68 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
Theo (phụ lục 3) ta có kết quả tính như sau:
- Số đĩa đoạn luyện: + Số đĩa lý thuyết: 5,6 đĩa.
+ Số đĩa thực tế: 11,2. Lấy 12 đĩa.
- Số đĩa đoạn chưng: + Số đĩa lý thuyết: 7,5 đĩa.
+ Số đĩa thực tế: 15 đĩa.
- Số đĩa của tháp trung gian: 27 đĩa
5.1.19.2 Tính đường kính tháp:
Bảng 5.1.Nồng độ của rượu êtylic trong tháp trung gian
Vị trí
Nồng độ pha loãng Nồng độ pha hơi Nhiệt độ sôi ( 0C )
khối
lượng % mol
% khối
lượng% mol
Đỉnh9
3,1
8
493,43
8
4,7578,34
Đáy3
2,36
1
5,7772
5
0,1584
Tiếp liệu4
5,38
2
4,4675,63
5
4,8282,2
5.1.19.2.1. Đường kính đoạn luyện :
D = (m) [ 10,tr 181]
Theo (phụ lục 4) đường kính đoạn luyện :
D = (m)
5.1.19.2.2. Đường kính đoạn chưng :
D = (m) [ 10,tr 181]
Theo (phụ lục 4) đường kính đoạn chưng :
D = (m)
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Đồ án tốt nghiệp - 69 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
5.1.19.3. Tính chiều cao tháp :
H = (n - 1).h + h1 +h2
Trong đó:
n: số đĩa tháp trung gian, n = 27
h: khoảng cách giữa hai đĩa gần nhau, h = 0,2m
h1, h2: chiều cao đáy và đỉnh, h1 = h2 = 0,6m
Vậy chiều cao tháp là :
H = (27 - 1) x 0,3 + 0,6 + 0,6 = 9 (m)
5.1.20. Tính tháp tinh
Bảng 5.2.Các yêu cầu cơ bản đối với tháp tinh chế
STT
Thành phần Nồng độ Hiệu suất so
sánh với lượng
cồn tuyệt đối
chứa trong dấm
(%)
%V
%khối
lượng % mol
1 Rượu tinh chế 96 94,1 86,24 95
2Dầu
fusel88 83,1 66,1
3
3 Rượu hồi lưu 96 94,1 86,24 5
4 Sản phẩm đáy 0,006 0,005 0,002
5Rượu vào
đĩa tiếpliệu32,36 15,77
5.1.20.1. Xác định số đĩa
Theo (phụ lục 5) ta có:
* Số đĩa phần luyện:
- Số đĩa lý thuyết: 17,2 đĩa. Chọn hiệu suất đĩa = 0,5.
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Đồ án tốt nghiệp - 70 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
- Vậy số đĩa thực tế đoạn luyện là: n1 = (đĩa). Lấy 35 đĩa
* Số đĩa phần chưng:
- Số đĩa lý thuyết
n2 = n1 + n’ = 3,8 + 2,178 = 5,978
Chọn hiệu suất đĩa = 0,5
- Số đĩa thực tế: N2 = (đĩa). Lấy N2 = 12 đĩa.
Số đĩa của toàn tháp: N = 35 + 12 = 47 (đĩa)
5.1.20.2. Tính đường kính
Theo (phụ lục 6) ta có:
Đường kính đoạn luyện:
(m)
Đường kính đoạn chưng:
(m)
Vậy D = DL = DC = 1,1 m
5.1.20.3.Tính chiều cao tháp:
H = (n - 1).h + h1 + h2
n: số đĩa tháp tinh chế, n = 47
h: khoảng cách giữa hai đĩa gần nhau, h = 0,3 (m)
h1, h2: chiều cao đỉnh và đáy tháp, h1 = h2 = 0,6 (m)
Vậy H = (47 - 1) x 0,3 + 0,6 +0,6 = 15 (m)
Ta chọn một tháp tinh có số đĩa: 47 đĩa, D = 1,61 (m), H = 15 (m)
5.1.21. Các bộ phận truyền nhiệt
5.1.21.1. Thiết bị hâm giấm
Chọn thiết bị ống chùm nằm ngang, giấm đi trong, hơi rượu nước đi ngoài.
Giấm đi vào thiết bị có nhiệt độ 300C, ra thiết bị có nhiệt độ 700C, nhiệt dung
riêng C = 0,95 kcal/kg, hỗn hợp hơi rượu nước đi ra khỏi giấm có nhiệt độ 92,60C.
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Đồ án tốt nghiệp - 71 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
Bề mặt truyền nhiệt thiết bị tính theo công thức: , (m2) [10, tr 3]
Q – Nhiệt trao đổi giữa giấm và hơi rượu nước: Q= D C (t2 – t1 ) [10, tr 11]
D – Lượng giấm vào thiết bị, D = 30975,610 kg/h.
Q = 30975,610 0,95 (70 –30) = 1177073,180 (kcal/h)
t – Hiệu số nhiệt độ giữa giấm và hơi rượu - nước:
t = t0 – tTB = 92,6 – 50 = 42,6 0C.
.
K – Hệ số truyền nhiệt qua thành thiết bị: [10, tr 160]
– Chiều dày ống, chọn loại ống có = 40mm, = 2,5mm.
1 – Hệ số cấp nhiệt từ giấm đến bề mặt ống, 1 = 600 (kcal/m2.h.0C).
2 – Hệ số cấp nhiệt từ pha hơi đến bề mặt ống truyền nhiệt:
2 = 2350 (kcal/m2.h.0C).
– Hệ số dẫn nhiệt của ống truyền nhiệt, chọn vật liệu là đồng thanh có =
55,8 (w/m.h.0)C = 50 (kcal/m.h.0C). [9, tr 127]
; (m2)
Phân bố các ống theo hình lục giác, số lượng ống trên đường chéo chính b =
17, tổng số ống n = 217, số ống ngoài cùng 25 ống. [9, tr 48]
Bước ống t = 1,2 × d với d = 0,04 m.
Đường kính thiết bị. D = t × (b – 1) + 4 × d = 1,2 × d × (b –1) + 4 × d
= 1,2 × 0,04 × (17 – 1) + 4 × 0,04 = 0,93 (m).
Chiều dài ống truyền nhiệt:
Với F = 59,19 (m2), n = 217 ống
dtb = d + = 0,04 + 0,0025 = 0,0425 (m)
l0 = (m)
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Đồ án tốt nghiệp - 72 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
Chiều dài của thiết bị (kể cả hai đầu phân phối):
L = l0 + 2 0,15 = 2,04 + 0,3 = 2,34(m).
Chọn một thiết bị hâm giấm đường kính D = 0,93(m), chiều dài L= 2,34 (m).
5.1.21.2. Thiết bị ngưng tụ cồn thô
Lượng hơi ra khỏi đỉnh tháp tính cho 100 kg giấm là 14,073 (kg). Giả sử
được ngưng tụ ở thiết bị hâm giấm 4/5 số lượng hơi, lượng hơi còn lại tiếp tục được
dẫn qua thiết bị ngưng tụ cồn thô và được ngưng tụ hoàn toàn. Khối lượng hơi đi
vào thiết bị ngưng tụ cồn thô: 14,073 – 4/5 14,073 = 2,815 (kg/100 kg giấm).
Tức là: 30975,610 × 2,815/100 = 871,963 ( kg/h).
Năng suất thiết bị tính theo dal/cyr ( 1 dal = 10 lit; cyr = 24 h).
= 24 × 100 ×
G = 871,963 (kg/h).
ρ: Khối lượng riêng của nước ngưng (kg/m3).
Nồng độ rượu ở pha lỏng 45,33% khối lượng: = 882,73(kg/m3). [9, tr 10]
= 24 100 = 2370,726 (dal/cyr).
Chọn thiết bị có bề mặt truyền nhiệt: F = 0,02 П [2, tr 220]
F = 0,02 × = 0,02 × 2370,726 = 47,415 (m2).
Tính kích thước ống truyền nhiệt của thiết bị:
Đường kích trong: Dt = 30 mm.
Đường kích ngoài: Dn = 32 mm.
Đường kích trung bình: Dtb = 31 mm.
Phấn bố các ống theo hình sáu cạnh.
Số ống trên đường chéo chính: b = 17
Tổng số ống: n = 217
Bước ống: t = 1,2 × Dn [10, tr 48]
Đường kính thiết bị: D = t × (b – 1) + 4 × DN = 1,2 × Dn × (t – 1) + 4 × Dn
= 1,2 × 0,032 (17 – 1) + 4 × 0,032 = 0,7 (m).
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Hình 5.16. Thiết bị ngưng tụ cồn thô
Hình 5.15 Thiết bị hâm giấm
Đồ án tốt nghiệp - 73 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
Chiều dài ống truyền nhiệt : (m).
Chiều dài chung của cả thiết bị: l = l0 + 2 × 0,1 = 2,24+ 0,2= 2,44 (m)
Chọn một thiết bị ngưng tụ dạng đứng kích thước (D×l) : 0,7 × 2,44(m).
5.1.21.3.Thiết bị ngưng tụ ở tháp trung gian :
Lượng hơi ra khỏi đỉnh tháp trung gian là: 14,87 (kg/100 kg dấm).
Năng suất thiết bị tính theo dal/cyr: ( 1 dal = 10 lit; cyr = 24 h).
= 24×100×
Với : G = (14,87×743414,632)/(100×24) = 4606,1 (kg/h).
Nước ngưng tụ có nồng độ 93,43 % khối lượng, t0 = 78,34 0C
ρN: Khối lượng riêng của nước ngưng (kg/m3).
N = 747 (kg/m3) [9,tr 10]
→ = 24×100× = 14798,71 (dal/cyr).
Chọn thiết bị có bề mặt truyền nhiệt F = 0,016 [2,tr 220].
F = 0,016× = 0,016×14798,71 = 236,7 (m2).
Tính kích thước ống truyền nhiệt của thiết bị:
Đường kích trong: Dt = 30 mm.
Đường kích ngoài: Dn = 32 mm.
Đường kích trung bình: Dtb = 31 mm.
Phân bố các ống theo hình sáu cạnh.
Số ống trên đường chéo chính: b = 27.
Tổng số ống: n = 547
Bước ống: t = 1,2.Dn
[10,tr 48] .
Đường kính thiết bị:
D = t(b - 1) + 4.DN = 1,12×Dn(b - 1) + 4.Dn = 1,2×0,032× (27-1) + 4×0,032
D = 1 (m).
Chiều dài ống truyền nhiệt :
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Đồ án tốt nghiệp - 74 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
L0 = = 4,3 (m).
Chọn hai thiết bị ngưng tụ ở tháp trung gian, một thiết bị đứng và một thiết bị nằm.
Chiều dài chung của mỗi thiết bị là:
l = l0/2 + 2×0,15 = 4,3/2 + 2×0,15 = 2,45 (m).
5.1.21.4. Thiết bị ngưng tụ ở tháp tinh
Lượng hơi ra khỏi đỉnh tháp tinh là: 26,85 (kg/100 kg dấm).
Năng suất thiết bị tính theo dal/cyr: ( 1 dal = 10 lit ; cyr = 24 h).
= 24×100×
Với : G = 26,85×30975,610/100 = 8316,95 (kg/h).
Nước ngưng tụ có nồng độ 94,1% khối lượng, t0 = 78,27 0C
: Khối lượng riêng của nước ngưng (kg/m3).
= 745,7 (kg/m3)
= 24×100× = 26767,71 (dal/cyr).
Chọn thiết bị có bề mặt truyền nhiệt F = 0,014×П [2,tr 220].
F = 0,014× = 0,014×26767,71 = 374,7(m2).
* Tính kích thước ống truyền nhiệt thiết bị:
Chọn vật liệu: Đồng thanh.
Đường kích trong: Dt = 30 mm.
Đường kích ngoài: Dn = 32 mm.
Đường kích trung bình: Dtb = 31 mm.
Phấn bố các ống theo hình sáu cạnh.
Số ống trên đường chéo chính: b = 33.
Tổng số ống: n = 817
Bước ống: t = 1,2×Dn [10,tr 48]
Đường kính thiết bị:
D = t(b - 1) + 4×DN = 1,2.Dn(t - 1) + 4.Dn = 1,2×0,032(33-1) +
4×0,032
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Đồ án tốt nghiệp - 75 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
D = 1,2 (m).
Chiều dài ống truyền nhiệt:
l0 = = 4,6(m).
Chọn hai thiết bị, một thiết bị đứng và một thiết bị treo nằm ngang.Chiều dài
chung của mỗi thiết bị là:
l = l0 /2 + 2×0,1 = 4,6 /2 + 2×0,1 = 2,5(m).
5.1.21.5. Làm lạnh cồn sản phẩm :
Với năng suất 60000 lít /ngày
Bề mặt truyền nhiệt: F = (m2)
Chọn ống có:
Đường kính trong: dt = 30 mm
Đường kính ngoài: dn = 32 mm
Đường kính trung bình: dtb = 31 mm
Số ống trên đường chéo chính: b = 29
Tổng số ống : n = 631
Bước ống: t = 1,2.dn
Đường kính thiết bị:
D = t.(b -1) + 4.dn = 1.2×0,032× (29 - 1) + 4×0,032 = 1,12 (m)
Chiều dài ống truyền nhiệt: lo = (m)
Chiều dài thiết bị:
L = lo + 2 × 0,1 = 1,37 + 0,2 = 1,57 (m)
5.1.21.6. Thiết bị làm lạnh cồn đầu:
Lượng cồn đầu thu nhận từ 3 phần:
- Từ thiết bị ngưng tụ làm sạch của tháp thô.
- Từ thiết bị ngưng tụ làm sạch của tháp trung gian
- Từ dầu fusel ở tháp tinh luyện.
Gồm 5% so với cồn thành phẩm:
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Đồ án tốt nghiệp - 76 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
= 60000 × 5/100 =3000 lít/ngày.= 300 dal/cyr
Bề mặt truyền nhiệt của thiết bị :
F = 0,02 . = 0,02 × 300 = 6 (m2)
Chọn ống truyền nhiệt có các thông số:
Đường kính trong: dt = 30 mm
Đường kính ngoài: dn = 32 mm
Đường kính trung bình: dtb = 31mm
Số ống trên đường chéo chính: b = 13
Tổng số ống: n = 127
Bước ống: t = 1,2.dn
Đường kính thiết bị:
D = t.(b -1) + 4.dn = 1,2×0.032 ×(13 - 1) + 4 × 0,032 = 0,54 (m)
Chiều dài ống truyền nhiệt: lo = (m)
Chiều dài thiết bị:
L = lo + 2 × 0,1 = 0,48 + 0,2 = 0,68(m)
5.1.21.7. Thiết bị làm lạnh dầu fuzel
Lượng dầu fuzel cần làm lạnh: 1756,097lit/ngày = 175,610(dal/cyr) =
Bề mặt truyền nhiệt thiết bị: F = 0,02 × = 0,02 × 175,610 = 3,5 (m2).
Thiết bị có cấu tạo giống thiết bị ngưng tụ cồn thô có: đường kính trong d t
=28 mm, đường kính ngoài: dn = 32 mml đường kính trung bình: dtb = 30 mm, số
ống trên đường chéo chính: b = 7, tổng số ống n = 37, bước ống t = 1,2 dn
Đường kính: D = t (b – 1)+4 dn=1,2 × 0,032 × (7 –1) + 4 × 0,032= 0,36(m)
Chiều dài ống truyền nhiệt: lo = (m)
Vậy ta chọn một thiết bị làm lạnh dầu fuzel có l =1 m , D = 0,36 m.
5.1.22. Thùng chứa cồn thành phẩm
Lượng cồn thành phẩm là: 60.000 lít/ngày = 20 (m3/ca sản
xuất)
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Hình 5.17. Thùng chứa cồn thành phẩm
Đồ án tốt nghiệp - 77 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
Chọn thùng thân hình trụ, đáy hình nón, tỉ lệ các kích thước tương tụ nồi nấu
sơ bộ, thùng có hệ số chứa đầy 0,85 nên thể tích thùng là: (m3)
Với V =23,53m3 (m).
Suy ra: (m),
d= (m).
(m)
Chiều cao thiết bị: (m).
Vậy ta chọn một thùng chứa cồn có đường kính đoạn trụ D = 2,68 m, chiều
cao đoạn trụ m, đường kính đáy d = 0,34 m, chiều cao đáy m, chiều
cao thiết bị H = 5,17 m.
5.1.23. Thùng chứa dầu fuzel
Lượng dầu fuzel trong một ngày: 1800 (lit/ngày) =1,8 m3/ngày
Chọn thùng có dạng thân trụ, đáy nón, hình dáng, cấu tạo và tỉ lệ kích thước
giống thùng chứa cồn thành phẩm.
Thể tích thùng là: (m3) (m).
Suy ra: (m), d= (m).
(m)
Chiều cao thiết bị: (m).
Vậy ta chọn một thùng chứa dầu fuzel có đường kính đoạn trụ D = 1,2 (m),
chiều cao đoạn trụ = 1,8 (m), đường kính đáy d = 0,15 (m), chiều cao phần đáy
= 0,53(m).
5.1.24. Thùng chứa cồn đầu
Lượng cồn đầu trong một ngày: 1800 (lit/ngày) =1,8 m3/ngày
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Đồ án tốt nghiệp - 78 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
Chọn thùng có dạng thân trụ, đáy nón, hình dáng, cấu tạo và tỉ lệ kích thước
giống thùng chứa cồn thành phẩm.
Thể tích thùng là: (m3) (m).
Suy ra: (m), d= (m).
(m)
Chiều cao thiết bị: (m).
Vậy ta chọn một thùng chứa cồn đầu có đường kính đoạn trụ D = 1,2 (m),
chiều cao đoạn trụ = 1,8 (m), đường kính đáy d = 0,15 (m), chiều cao phần đáy
= 0,53(m).
5.1.25.Thiết bị tách bọt:
Lượng dấm chín là 30,98 (m3/h) = 0,52 (m3/phút)
Chọn thiết bị thân hình trụ đứng , đáy hình nón cụt .
V = 0,785D2( H + h/3)
H = 1,5 D
h = 0,3D
V = 0,785D2( H + h1/3)
0,52 = 0,785D2( 1,5D + 0,1D)
D = 0,74 (m).
H = 1,11 m).
h1 = 0,222 (m).
Vật liệu thép CT3.
5.1.26. Thùng chứa chế phẩm amylazaKhối lượng chế phẩm dùng trong 1 giờ là:
mchế phẩm (kg/h)
Thể tích thiết bị với hệ số chứa đầy 0,8:
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Đồ án tốt nghiệp - 79 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
V = (m3/h)
Chọn: D = 0,15 m, Góc ở đáy 900, d = 0,01 m
Chiều cao của đáy: Hđáy = = = 0,07 (m)
Thể tích đáy thiết bị: Vđáy =
= = 0,00044 (m3)
Thể tích thân thiết bị: Vthân = V – Vđáy = 0,00255 – 0,00044 = 0,00211 (m3)
Chiều cao thân thiết bị: Hthân = = (m)
Chiều cao nắp thiết bị: Hnắp = 0,02 m
Chiều cao thiết bị: H = Hthân + Hđáy + Hnắp= 0,209 (m)
5.1.27.Thùng chứa axít (H2SO4)
Chọn thùng chứa axit có hình trụ đứng, đáy có hình côn.Với thể tích axít
dùng là 1077,92 (lít). Hệ số chứa đầy là 0,85.
Do đó thể tích của thùng là:
Dựa vào công thức:
Với : H/D= 1,2 ÷1,5, chọn H = 1,5 D
h1 = 0,3 D.
Ta có: 1,2682= 0,785.D2.(1,5.D +0,1.D).
Suy ra: D = 1 (m).
Ta chọn: D = 1 (m).
Chiều cao thùng là: H = 1,5 (m).
Chiều cao đáy thùng là: h = 0,3 (m).
Thùng chứa axit được làm bằng thép Inox .
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Đồ án tốt nghiệp - 80 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
5.1.28. Thùng chứa chất sát trùng (Na2SiF6)
Chọn thùng chứa chất sát trùng có thân hình trụ đứng,có đáy là hình nón ,lượng
chất sát trùng cho nhà máy hoạt động trong một ngày là 1222,1 (lít).
Chọn hệ số chứa đầy là: 0,85.
Vậy thể tích thùng là: V = 1222,1/0,85 = 1437,7 (lít) = 1,4377 (m3 ).
Dựa vào công thức: V =0,785.D2.(H+h1/3).
Với: H =1,5D
h1 = 0,3D
Ta chọn chiều cao của thùng hình trụ là: H = 1,6(m).
Đường kính của thùng là: D = 1,05(m).
Chiều cao của đáy thùng là: h1 =0,315(m).
Thùng chứa chất sát trùng (Na2SiF6) được làm bằng thép Inox, ta dùng 1thùng.
5.2. Tính cơ cấu vận chuyển
5.2.1. Gàu tải vận chuyển sắn đi nghiền
Theo bảng 4.4 lượng sắn cần đem đi nghiền: 6,1 tấn/h.
Chọn gàu tải có đặc tính kỹ thuật :
- Năng suất vận chuyển hạt: 10 tấn/h.
- Chiều rộng gàu: 110 mm.
- Chiều rộng tấm băng: 125 mm.
Công suất động cơ truyền động: Nđc= ,Kw
Trong đó: Q: năng suất gàu tải, Q = 10 tấn/h
H: chiều cao nâng của gàu tải, H = 3,75 m
: hiệu suất của gàu tải, = 0,7
Nđc = (Kw)
Số lượng: → Chọn 1 gàu tải
5.2.2. Gàu tải vận chuyển sắn sau khi nghiền lên bunke chứa
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Đồ án tốt nghiệp - 81 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
Lượng sắn sau khi nghiền cần vận chuyển lên bunke chứa : 6 tấn/h.
Chọn gàu tải có đặc tính kỹ thuật giống với gàu tải vận chuyển sắn đi nghiền.
Công suất động cơ truyền động: Nđc= ,Kw
Trong đó: Q: năng suất gàu tải, Q = 10 tấn/h
H: chiều cao nâng của gàu tải, H = 13,84 m
: hiệu suất của gàu tải, =0,7
Nđc = (Kw), Số lượng: → Chọn 1 gàu tải
5.2.3. Bơm ly tâm: dùng để bơm dịch ở khu nấu
Tùy theo năng suất mỗi thiết bị ta chọn cho phù hợp.
Chọn bơm piston nhãn hiệu Pentax - CM có đặc tính sau: [11]
Nhãn hiệu: CM50 – 125B
Năng suất: 36 (m3/h)
Công suất: 4,4 kW
Đường kính trong ống vào/ra: 50/65
Kích thước: 525x250x292mm
Khối lượng: 47 (kg)
Để đảm bảo năng suất nhà máy chọn bơm ly tâm để bơm chất lỏng dạng đặc,
nhớt và chứa chất lơ lửng.
5.2.4. Bơm ly tâm
Chọn bơm ly tâm nhãn hiệu Pentax - CM để bơm lên men, dấm chín, cồn sản
phẩm, cồn đầu và dầu fusel với các thông số kỹ thuật sau: [11]
Nhãn hiệu: CM50 – 125A
Năng suất: 36 (m3/h)
Công suất: 5,7 kW
Đường kính trong ống vào/ra: 40/65
Kích thước: 700x322x405mm
Khối lượng: 50 (kg)
Bảng 5.4. Bảng tổng kết các thiết bị
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Hình 5.18. Gàu tải
Đồ án tốt nghiệp - 82 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
STT Tên thiết bị Kích thước(mm) Số lượng1 Sàng làm sạch 1860 1760 998 12 Gàu tải sắn đi nghiền H = 3750 13 Máy nghiền 2000 1050 2600 14 Gàu tải lên bunke H = 13840 15 Cân 1660 1270 2540 16 Bunke H = 5335, D = 3070, d = 800 17 Nồi nấu sơ bộ H = 9945, D = 4080, d = 510 18 Bộ phận tiếp xúc nhiệt H = 1500, D = 400 19 Nồi nấu chín H = 10530, D = 3290 610 Thiết bị tách hơi H = 5325, D = 2490, d = 310 1
11 Thùng hòa trộn H = 5140, D = 2220 , d= 100 1
12 Phao điều chỉnh mức H = 2060 , D = 1200 113 Thùng đường hóa H = 9335, D = 3830, d = 480 114 Làm nguội ống lồng ống H = 3800, dtr = 100, dn = 200 415 Tank lên men H =11456, D = 7160 816 Tank nhân giống cấp 2 H = 7664, D = 4790 217 Tank nhân giống cấp 1 H = 5136, D = 3210 218 Thùng chứa giấm chín H = 4785, D =2470 219 Tách CO2 và thu hồi rượu H = 4000, D = 410 120 Tháp thô H = 12400, D =1280 121 Tháp trung gian H =9000 , D = 1070 122 Tháp tinh H = 15000, D = 1610 123 Thiết bị hâm giấm L = 2340, D = 930 124 Ngưng tụ cồn thô L = 2440, D = 700 125 Ngưng tụ ở tháp trung gian L =2450, D =1000 226 Ngưng tụ ở tháp tinh L = 2500, D = 1200 227 Làm lạnh cồn đầu L = 680, D =540 128 Làm lạnh cồn thành phẩm L =1570, D =1120 129 Làm lạnh dầu fuzel L = 1000, D = 360 130 Thùng chứa cồn đầu H = 2330, D = 1200 131 Thùng chúa dầu fuzel H = 2330, D = 1200 132 Thùng chúa cồn sản phẩm H = 5170,D = 2680 133 Thiết bị tách bọt H =1110, D =740 134 Thùng chứa chế phẩm amylaza H= 209 ,D =150 1
35 Thùng chứa axit H2SO4 H = 1500, D = 1000 136 Thùng chứa Na2SiF6 H = 1600, D = 1050 137 Bơm ly tâm khu nấu 525 250 292 6
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Đồ án tốt nghiệp - 83 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
38 Bơm ly tâm khu lên men 700 322 405 839 Bơm khu chưng cất – tinh chế 700 322 405 1
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Đồ án tốt nghiệp - 84 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
CHƯƠNG 6 TỔ CHỨC VÀ TÍNH XÂY DỰNG
6.1. Tổ chức của nhà máy
6.1.1. Sơ đồ hệ thống tổ chức nhà máy
6.1.2. Tổ chức lao động
Nhà máy làm việc 326 ngày/năm. Mỗi ngày làm việc 3 ca:
Ca 1: Từ 6h – 14h,
Ca 2: Từ 14h – 22h,
Ca 3: Từ 22h – 6h sáng hôm sau.
Khối hành chính làm việc 8 h/ngày . Sáng : Từ 7h – 11h30
Chiều: Từ 13h30 – 17h
6.1.2.1. Nhân lực lao động gián tiếp
- Giám đốc: 1 - Phó giám đốc: 2 - Phòng hành chính: 2
- Phòng tài vụ: 3 - Phòng kinh doanh: 3 - Phòng kế hoạch: 3
- Phòng y tế: 2 - Phòng kỹ thuật: 4 - Phòng KCS: 3
- Nhà ăn, căn tin: 4 - Nhà vệ sinh: 2 - Phòng bảo vệ: 6
Tổng cộng : 35 người.
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Giám đốc
PGĐ kinh doanh PGĐ kỹ thuật
Phòng tàivụ
Phòng kinh
doanh
Phòng kế
hoạch
Phòng tài
chính
Phòng y tế -
bảo vệ
Phòng kỹ
thuật
Phòng KCS
Phòng cơ
điện
Đồ án tốt nghiệp - 85 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
6.1.2.2. Nhân lực lao động cho sản xuất trực tiếp
Bảng 7.1. Nhân lực lao động cho sản xuất trong nhà máy
STT Chức năng Số người Số ca Tổng số người1 Trưởng ca 1 3 32 Xử lý nguyên liệu 3 3 93 Khu nấu nguyên liệu 3 3 94 Khu lên men 2 3 65 Khu chưng cất – tinh chế và hấp phụ 3 3 96 Phân xưởng cơ điện 4 3 127 Thu hồi CO2 1 3 38 Lò hơi 2 3 69 Xử lý nước 2 3 610 Kho nguyên liệu 1 3 311 Kho thành phẩm 1 3 312 Kho nhiên liệu 1 3 313 Tổ bơm 2 3 614 Tổ lái xe 2 3 615 Lái xe lãnh đạo nhà máy 1 116 Trạm máy nén 1 3 3Tổng 30 88
Tổng nhân lực lao động nhà máy là: 35 + 88 = 123 người.
Số người của cùng 1 ca đông nhất sẽ bằng tổng số người lao động gián tiếp
và số người lao động trực tiếp của 1 ca: 35 + 30 = 65 người.
6.2. Tính xây dựng
6.2.1.Nhà sản xuất chính
Nhà sản xuất chính bao gồm 3 phân xưởng:
- Khu nấu - đường hoá
- Phân xưởng lên men
- Phân xưởng chưng cất và tinh chế
Kích thước mỗi phân xưởng phụ thuộc vào kích thước số lượng thiết bị có trong
phân xưởng. Ngoài ra còn phụ thuộc cách bố trí thiết bị dây chuyền sản xuất.
a) Khu nấu - đường hoá
Khu nấu - đường hoá được xây dựng 2 tầng để tận dụng được sự chiếu sáng và
thông gió. Ngoài ra còn tận dụng được sự tự chảy của nguyên liệu giảm được năng
lượng cho sự vận chuyển
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Đồ án tốt nghiệp - 86 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
- Tầng1: Bước cột 6 m, nhịp nhà 12m , kích thước: 36 x 12 x 7,2 m
- Tầng 2: Bước cột 6 m, nhịp nhà 12m, kích thước: 36 x 12 x 7,2 m
b) Phân xưởng lên men
Phân xưởng lên men và phân xưởng nấu được xây dựng gần nhau để tiết kiệm
đường ống và giảm hao hụt dịch đường.
Phân xưởng lên men nhà 2 tầng:
- Tầng 1: Bước cột 6m, nhịp nhà 18m, kích thước: 54 x 18 x 7,2 m
- Tầng 2: Bước cột 6m, nhịp nhà 18m, kích thước: 54 x 18 x 7,2 m
c) Phân xưởng chưng cất – tinh chế
Phân xưởng chưng cất – tinh chế được xây dựng trong phân xưởng lên men để
tiết kiệm đường ống, hạn chế sự hao hụt dấm chín. Đây là phân xưởng chứa thiết bị
có chiều cao, tải trọng lớn do đó đòi hỏi xây dựng phải đảm bảo tải trọng.
Phân xưởng chưng cất – tinh chế là nhà 3 tầng:
- Tầng 1: Kích thước: 9 x 18 x 7,2 m
- Tầng 2: Kích thước: 9 x 18 x 7,2 m
- Tầng 3: Kích thước: 9 x 18 x 7,2 m
6.2.2. Kho nguyên liệu
Đây là nơi dự trữ nguyên liệu sắn để cung cấp cho phân xưởng nấu. Lượng
nguyên liệu trong kho đủ sản xuất trong 20 ngày. Nguyên liệu được cho vào bao
50kg, kích thước bao: Chiều dài bao 0,8 m, Đường kính bao 0,5 m
Trong kho các nguyên liệu xếp chồng nhau tạo thành khối.
Theo bảng 4.6: Lượng nguyên liệu cần sản xuất trong một ngày: 146341,463 kg
Lượng nguyên liệu dùng trong 20 ngày: 146341,463×20 = 2926829,26 kg
Thể tích một bao nguyên liệu chiếm chổ:
V = h×π×R2 = 0,8×3,14×0,252 = 0,157 (m3)
Thể tích nguyên liệu dung trong 20 ngày chiếm chổ:
V1= (m3)
Chọn hệ số chứa đầy của kho là 0,85 thể tích thực nguyên liệu chiếm chỗ:
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Đồ án tốt nghiệp - 87 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
VTT = (m3)
Kích thước kho: 75 x 30 x 8 m
6.2.3. Kho thành phẩm
Kho thành phẩm được xây dựng cách nhà sản xuất chính một khoảng thích hợp
để phòng khi hỏa hoạn xảy ra sẽ không ảnh hưởng đến nhà sản xuất chính.
Thùng chứa cồn trong kho có dạng hình trụ, được chế tạo bằng thép. Lượng cồn
sản xuất trong một ngày là 60000 lít = 60 (m3)
Kho thành phẩm được xây dựng có kích thước đủ chứa lượng thành phẩm sản
xuất trong 10ngày:60×10 = 600 m3
Chọn thùng thân hình trụ có đường kính là 2,8 m, chiều cao thùng 4,6 m. Thể
tích của mỗi thùng là V = 3.14×1,42×4,6 = 29,5 (m3)
Số thùng cần dùng là: 600/29,5 = 20,339. Chọn 21thùng.
Chọn ba dãy thùng chứa song song nhau, mỗi dãy thùng các nhau 1m, trong
cùng dãy thùng sắp xếp các thùng gần nhau.
Vậy kích thước của phòng chứa cồn thành phẩm là: 24 x 12 x 6 (m).
6.2.4. Phân xưởng lò hơi
Phân xưởng lò hơi do dễ cháy nổ nên đặt cuối hướng gió. Phân xưởng này chứa
các thiết bị lò hơi và các bộ phận của hệ thống tạo hơi đốt cho nhà máy.
Xây dựng phân xưởng có kích thước: 12 x 6 x 6 m
6.2.5. Nhà hành chính
Bao gồm các phòng:
- Phòng giám đốc: 6 x 4 = 24 (m2)
- Phòng phó giám đốc: 2 (6 x 4) = 48 (m2)
- Phòng tài vụ: 6 x 4 = 24 (m2)
- Phòng tổ chức hành chính: 6 x 4 = 24 (m2)
- Phòng kỹ thuật: 6 x 4 = 24 (m2)
- Phòng KCS: 6 x 4 = 24 (m2)
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Đồ án tốt nghiệp - 88 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
- Phòng kế hoạch kinh doanh: 6 x 4 = 24 (m2)
- Hội trường: 18 x 6 = 108 (m2)
- Phòng y tế: 6 x 4 = 24 (m2)
Tổng diện tích: 324 (m2)
Xây dựng nhà hai tầng, kích thước: Tầng 1: (30 x 6 x 4) m.
Tầng 2: (30 x 6 x 4) m.
6.2.6. Trạm xử lí nước
Dùng để xử lí nước để cung cấp cho lò hơi, nấu, lên men, chưng cất, sinh hoạt,
vệ sinh thiết bị. Kích thước: 6 x 6 x 6 m
6.2.7. Đài nước
Đài nước dùng để chứa nước đã qua xử lý để cung cấp cho các phân xưởng sản
xuất trong nhà máy. Kích thước: Đường kính: 4 m, Chiều dài: 5 m, Chiều cao: 12 m
6.2.8. Nhà vệ sinh, nhà tắm
Tính cho 60% nhân viên của ca: 60 x 65/100 = 39 người
Số phòng tắm tính trung bình 7 người/phòng, cần xây dựng 5 phòng.
Kích thước mỗi phòng: 1,5 x 1,5 x 2,5 m
Phòng WC tính tương tự: Có 5 phòng kích thước: 1,5 x 1,5 x 2,5 m
6.2.9. Nhà ăn
Tính cho 2/3 số lượng công nhân của ca đông nhất: người
Diện tích cho mỗi người là 2,25 (m2), diện tích nhà ăn: 44 × 2,25 = 99 (m2).
Kích thước nhà ăn: 12 × 9 × 4 (m), diện tích của nhà ăn, căn tin: 108 (m2)
6.2.10. Trạm biến áp
Để hạ thế điện từ dòng cao áp xuống lưới điện nhà máy sử dụng.
Kích thước trạm biến áp: 4 x 4 x 6 m
6.2.11. Nhà chứa máy phát điện dự phòng
Để đảm bảo cho máy hoạt động bình thường khi mất điện đột ngột, nhà máy có
trang bị máy phát điện dự phòng.
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Đồ án tốt nghiệp - 89 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
Kích thước nhà chứa máy phát điện dự phòng: 6 x 6 x 6 m
6.2.12. Gara ôtô
Nơi để xe của nhà máy. Bao gồm xe lãnh đạo cơ quan (1 chiếc), xe đưa đón
công nhân (1 chiếc) và xe chở nguyên liệu, sản phẩm (10 chiếc)
Kích thước: 12 x 9 x 6 m
6.2.13. Nhà xe
Tính 80 % công nhân ở ca đông nhất:52 (người).
1 m2 cho 1 xe máy nên diện tích là: 52 (m2)
Kích thước là: 18 × 4 × 3 (m), diện tích của nhà để xe : 72 (m2)
6.2.14. Phòng trực và bảo vệ
Phòng này xây dựng gần cổng ra vào nhà máy. Gồm 2 phòng, 1 phòng ở cổng
trước và 1 phòng ở cổng sau. Kích thước: 4 x 3 x 4 m
6.2.15. Kho nhiên liệu
Dùng để chứa dầu đốt cho lò hơi, xăng xe và máy phát dự phòng.
Kích thước: 6 x 6 x 6 m
6.2.16. Khu xử lí bã
Kích thước của khu xử lí bã: 12 x 12 m
6.2.17. Khu xử lí nước thải
Kích thước của khu xử lí nước thải: 12 x 6 m
6.2.18. Trạm bơm
Kích thước của trạm bơm: 6 x 6 x 6 m
6.2.19. Trạm máy nén và thu hồi CO2
Kích thước: 8 x 6 x 6 m
6.2.20. Phân xưởng cơ điện
Phân xưởng này là nơi đặt các thiết bị sửa chữa cơ khí, điện.
Xây dựng nhà một tầng có kích thước 18 x 12 x 6 m
6.2.21. Cân tự động
Cân tự động dùng để cân nguyên liệu ngay trên xe ô tô.
Chọn cân có kích thước: 6 x 3 m
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Đồ án tốt nghiệp - 90 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
6.2.22. Khu đất mở rộng
Để thuận tiện cho việc mở rộng sản xuất sau này thì trong nhà máy có bố trí
một phần đất mở rộng. Diện tích đất mở rộng bằng 50% diện tích của phân
xưởng chưng cất - tinh chế.
Vậy kích thước khu đất mở rộng là: 54 x 9 m
6.3. Tính khu đất xây dựng nhà máy
6.3.1. Diện tích khu đất xây dựng nhà máy
Fkd = [8, tr 44]
Đối với nhà máy thực phẩm: Kxd = 30÷40%
Trong đó: Fkd - Diện tích khu đất
Fxd - Diện tích xây dựng các công trình, Fxd = 5716,5 m2
Kxd - Hệ số xây dựng. Chọn Kxd = 35%
Fkd = (m2)
Vậy diện tích khu đát xây dựng là: 16400 (m2).
Ta chọn khu đất có kích thước: 164 x 100 m
6.3.2. Tính hệ số sử dụng
Ksd = [8, tr 44]
Trong đó: Ksd - Hệ số sử dụng
Fsd - Diện tích sử dụng khu đất
Fsd = Fxd + Fhè, rãnh +Fgt + Fcx
Fcx - Diện tích cây xanh, Fgt - Diện tích giao thông
Fcx = 0,25×Fxd = 0,25×5716,5 = 1429,1 (m2)
Fgt = 0,5×Fxd = 0,5× 5716,5 = 2858,3 (m2)
Fhè, rãnh = 0,05×5742 = 285,8 (m2)
Fsd = 10289,7 (m2) , Ksd = =
Vậy Kxd = 0,35; Ksd = 0,63
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Đồ án tốt nghiệp - 91 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
Bảng 6.2. Tổng kết các công trình xây dựng.
TT Tên công trìnhKích thước (m) Diện tích
(m2)Dài Rộng Cao
01 Phân xưởng nấu - đường hoá 36 12 14,4 432
02 Phân xưởng lên men 54 18 14,4 972
03 Phân xưởng chưng cất- tinh chế 9 18 21,6 162
04 Kho nguyên liệu 75 30 8 2250
05 Kho thành phẩm 24 12 6 288
06 Phân xưởng lò hơi 12 6 6 72
07 Nhà hành chính 30 6 8 180
08 Trạm xử lí nước 6 6 6 36
09 Đài nước Φ= 4 L = 5 H=12 20
10 Nhà vệ sinh 7,5 1,5 2,5 11,25
11 Nhà tắm 7,5 1,5 2,5 11,25
12 Nhà ăn 12 9 4 108
13 Trạm biến áp 4 4 6 16
14 Nhà chứa máy phát điện dự phòng 6 6 6 36
15 Gara ôtô 12 9 6 108
16 Nhà để xe máy 18 4 3 72
17 Phòng trực bảo vệ 2 x 4 2 x 3 4 48
18 Kho nhiên liệu 6 6 6 36
19 Khu xử lí bã 12 12 144
20 Khu xử lí nước thải 12 6 72
21 Trạm bơm 6 6 6 36
22 Trạm máy nén và thu hồi CO2 8 6 6 48
23 Cân tự động 6 3 18
24 Phân xưởng cơ điện 18 12 6 216
25 Khu đất mở rộng 36 9 324
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Đồ án tốt nghiệp - 92 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
Tổng kết 5716,5
CHƯƠNG 7 TÍNH NHIỆT - HƠI – NƯỚC
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Đồ án tốt nghiệp - 93 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
7.1. Tính hơi
7.1.1. Tính nhiệt cho nồi nấu sơ bộ
7.1.1.1. Lượng nhiệt dùng để đun nóng khối nấu từ 400C đến 850C
Q 1 = G1 × C1 × (t1 – t2) [10, tr 58]
G1: Lượng nguyên liệu đi nấu sơ bộ trong một mẻ. G1 = 90907,649 (kg).
C1: Nhiệt dung riêng của khối nấu. C1 = 4186 × (1 – x) = 3432,52 (J/kg.độ).
x = 18%: Nồng độ chất hòa tan.
Q1= 90907,649 × 3432,52 × (85 – 40) = 12481692,93 (KJ) = 2986050,941
(Kcal).
7.1.1.2. Lượng nhiệt dùng để giữ khối nấu ở 850C trong 15 phút
Q2 = F × T2 × × (tbm – tkk) [10, tr 3]
: Hệ số cấp nhiệt từ thiết bị ra môi trường xung quanh.
= 9,3 + 0,058 × tbm (W/m2.độ) [10, tr 41]
tbm: Nhiệt độ bề mặt của thiết bị,
= 9,3 + 0,058 × 55 = 12,49 (W/m2.độ)
T2: Thời gian giữ nhiệt. T2 = 15 × 60 = 900 (s)
F: Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt của nồi.
F = 2 × × R × H + × R × h ×sin450
= 2×3,14×2,04×8,16+3,14 ×2,04×1,785×sin450 =111,965 (m2)
Q2 =111,965 × 900 × 12,49 × (55 – 25) = 37757957(J) = 9033,004 (Kcal).
7.1.1.3. Lượng nhiệt đun nóng vỏ thép của nồi
Q3 = G3 × C3 × (t2 – t1) [10, tr 58]
G3 = F × × f : Khối lượng vỏ thép.
F: Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt của nồi.
= 0,003 m: Bề dày vỏ thép
f = 7850 (kg/m2): Khối lượng riêng của thép.
G3 = 111,965 × 0,003 × 7850 = 2636,776 (kg)
Ở áp suất 3 at thì nhiệt độ hơi đốt là 1330C
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Đồ án tốt nghiệp - 94 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
C3: Nhiệt dung riêng của thép ở nhiệt độ 1330C là: 0,12 kcal/kg.độ [8, tr163]
Q3 = 2636,776 × 0,12 × (133 – 25) = 34172,614 (Kcal)
7.1.1.4. Lượng nhiệt tổn thất ra môi trường xung quanh
Q4 = F × T4 × × (tbm – tkk) [9, tr 58]
T4: Thời gian nấu sơ bộ: T4 = T1 + T2
T1: Thời gian nâng nhiệt khối nấu từ 400C đến 850C, T1=10 phút.
T2: Thời gian giữ nhiệt khối nấu ở 850C, T2 = 15 phút.
Suy ra: T4 = 25 (phút)
C0bm 79
2
25133t
= 9,3 + 0,058 × 79 = 13,882 (W/m2.độ). [9 ,tr 41]
Q4=111,965 × 1500 × 13,882 × (79 – 25) = 125898148,5(J) = 30119,174(Kcal)
7.1.1.5. Lượng nhiệt làm bốc hơi nước khi nâng nhiệt
Qbh = W × r [10, tr 58]
r: Ẩn nhiệt hóa hơi của nước ở , r = 576 (Kcal/kg)
W: Lượng ẩm bốc hơi. W= k × F × (P – P’ × ) × T
k: Hệ số bốc hơi. k = 0,036
Diện tích bốc hơi:
Chọn đường kính ống thoát hơi bằng 1/50.
Diện tích bốc hơi lớn nhất: (m2)
Đường kính ống thoát hơi: (m)
(m2)
P: Áp suất hơi bão hòa ở 62,50C. P = 174,08 mmHg
: Độ ẩm tương đối của không khí. = 80%
P’: Áp suất hơi bão hòa ở nhiệt độ xung quanh. P’=24,94 mmHg.
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Đồ án tốt nghiệp - 95 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
T: Thời gian nấu. T = 15 phút = 0,25 giờ.
W = 0,036 × 0,005 × (174,08 – 24,94 × 0,8) × 0,25 = 0,007 (kg)
Qbh = 0,007 × 576 = 4,03 (Kcal)
Vậy tổng lượng nhiệt cần dùng cho nồi nấu sơ bộ là:
= 3059379,763 (Kcal)
7.1.1.6. Tính chi phí hơi
D = KK
h
ii
Q
[10, tr 31]
Ở t = 1330C thì i = 651,6 (Kcal/kg), iKK = 133,4 (Kcal/kg) [10, tr 313]
Suy ra: D = 6020,031 (kg/mẻ).
Cường độ tiêu tốn hơi: (kg/h).
Tn: Thời gian thực hiện quá trình nấu, (phút).
Hơi cung cấp cho nồi nấu sơ bộ một ngày:
6020,031 6 = 36120,186(kg/ngày)
Hơi cung cấp cho nồi nấu sơ bộ một phần lấy từ hơi thứ của nồi nấu chín chiếm
khoảng 25%, còn lại là hơi cấp chiếm 75%.
Nên lượng hơi cần cấp cho nồi nấu sơ bộ là :
75% 36120,186=27090,139(kg/ngày).
7.1.2. Tính nhiệt cho thiết bị phun dịch hóa
Nhiệt cung cấp cho thiết bị phun dịch hóa chủ yếu là nhiệt để nâng nhiệt của
dịch cháo từ 850C đến 940C và một phần nhiệt tổn thất ra môi trường .
7.1.2.1. Lượng nhiệt làm đun nóng dịch cháo từ 850C đến 940C
Q1 = G × C × (t1 – t2) [10, tr 58]
G: Lượng nguyên liệu đem phun dịch hóa trong một mẻ. G = 89987,316 (kg).
C: Nhiệt dung riêng của khối nấu. C = 4186 × (1 – x) = 3432,52 (J/kg.độ).
x = 18%: Nồng độ chất hòa tan.
Q1= 89987,316×3432,52× (94 – 85) = 2779949,357(KJ) = 665059,655(Kcal).
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Đồ án tốt nghiệp - 96 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
7.1.2.2. Lượng nhiệt tổn thất ra môi trường
Lượng nhiệt tổn thất ra môi trường chiếm khoảng 20% lượng nhiệt dùng để đun
nóng dịch cháo từ 850C đến 940C: Q2 = 20% × Q1 = 133011,931 (Kcal).
Vậy tổng lượng nhiệt cần dùng cho phun dịch hóa là:
Q2 = Q1 + Q2 = 665059,655 + 133011,931 = 798071,586 (Kcal).
Tính chi phí hơi: D = KK
h
ii
Q
[9, tr 31]
Ở t = 1330C thì i = 651,6 (Kcal/kg), iKK = 133,4 (Kcal/kg) [10, tr 313]
Suy ra: D = 1540,084 (kg/mẻ) = 9240,504 (kg/ngày)
7.1.3. Tính nhiệt cho nồi nấu chín
7.1.3.1. Lượng nhiệt đun nóng khối nấu từ 940C đến 1050C
Q 1 = G1 × C1 × (t1 – t2) [10, tr 58]
G1: Lượng nguyên liệu đem đi nấu chín trong một mẻ. G1 = 89529,756 kg.
C1: Nhiệt dung riêng của khối nấu. C1 = 4186 × (1 – x) = 3432,52 (J/kg.độ).
x = 18%: Nồng độ chất hòa tan.
Q1 =89529,756×3432,52×(105– 94) = 3380439,459(KJ) = 808717,574(Kcal).
7.1.3.2. Lượng nhiệt giữ khối nấu ở 1050C
Q2 = F × Tg × × (t0bm – t0
kk) (Kcal). [10, tr 3]
t0kk: Nhiệt độ không khí ở môi trường xung quanh. (0C).
t0bm: Nhiệt độ bề mặt thiết bị. tbm = = 65(0C).
tg0: Nhiệt độ cần giữ cho khối nấu, (0C).
: Hệ số cấp nhiệt từ thiết bị ra môi trường xung quanh
= 9,3 + 0,058 × tbm , (W/m2. độ). [10, tr 41]
= 13,07 (W/m2. độ).
F : Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt của nồi (m2)
F1 = 2 × П × R × H = 2 3,14×1,645 10,53 = 108,78 (m2)
F2: Diện tích đáy chỏm cầu
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Đồ án tốt nghiệp - 97 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
(m2)
F = F1 + F2 = 108,78 + 11,7 = 120,48 (m2)
Tg : Thời gian giữ nhiệt ở một nồi Tg = (30 phút) = 1800(giây).
Hệ thống gồm 6 nồi nấu chín nên thời gian giữ nhiệt: 6× 1800 = 10800 (giây)
Q2=6×120,48×10800×13,07×(65–25)=4081553,971(KJ) = 976448,318(Kcal)
7.1.3.3. Lượng nhiệt đun nóng vỏ thép của nồi
Q 3 = G3 × C3 × (t2 – t1) [10, tr 58]
Trong đó: G3 = F × × f : Khối lượng vỏ thép.
F: Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt của nồi.
= 0,003 m: Bề dày vỏ thép
f = 7850 kg/m2: Khối lượng riêng của thép.
G3 = 6 × 120,48 × 0,003 × 7850 = 17023,824 (kg)
Ở áp suất 3 at thì nhiệt độ hơi đốt là 1330C
C3: Nhiệt dung riêng của thép ở nhiệt độ 1330C, C3 = 0,12 kcal/kg.độ [10, tr163]
Q3 = 17023,824 × 0,12 × (133 – 25) = 220628,759(Kcal)
7.1.3.4. Lượng nhiệt tổn thất ra môi trường xung quanh
Q4 = F × T4 × × (tbm – tkk) [10, tr 58]
T4: Thời gian nấu sơ bộ: T4 = T1 + T2
T1: Thời gian nâng nhiệt khối nấu từ 940C đến 1050C, T1=15 phút.
T2: Thời gian giữ nhiệt khối nấu ở 1050C, T2 = 180 phút.
Suy ra : T4 = 195 (phút) = 11700 (giây) ; C0bm 79
2
25133t
= 9,3 + 0,058 79 =13,882 (W/m2.độ)
Q4=6×120,48×11700×13,882×(79–25)=6340125,737(KJ)=1516776,492 (Kcal).
7.1.3.5. Lượng nhiệt làm bốc hơi nước
Qbh= W × r [12, tr 58]
r: Ẩn nhiệt hóa hơi của nước ở , r = 576 (kcal/kg)
W: Lượng ẩm bốc hơi. W = k × F × (P – P’ × ) × T
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Đồ án tốt nghiệp - 98 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
k: Hệ số bốc hơi. k = 0,036.
Diện tích bốc hơi: (m2)
Chọn đường kính ống thoát hơi bằng 1/50.
Diện tích bốc hơi lớn nhất: (m2)
Đường kính ống thoát hơi: (m)
(m2)
P: Áp suất hơi bão hòa ở 62,50C. P = 174,08 (mmHg)
: Độ ẩm tương đối của không khí. = 80%
P’: Áp suất hơi bão hòa ở nhiệt độ xung quanh. P’=24,94 mmHg.
T: Thời gian nấu ở một nồi. T = 30 phút = 0,5giờ.
W = 0,036 × 0,005 × (174,08 – 24,94 × 0,8) × 0,5 = 0,014 (kg)
Qbh = 0,014 × 576 = 8,06 (kcal)
Vậy tổng lượng nhiệt dùng nấu chín là:
= 3522579,203 (Kcal)
7.1.3.6. Tính chi phí hơi
D = KK
h
ii
Q
[9, tr 31]
Ở t = 1330C thì i = 651,6 (kcal/kg), iKK = 133,4 (kcal/kg) [10, tr 313]
Suy ra: D = 6797,721 (kg/mẻ).
Cường độ tiêu tốn hơi: (kg/h)
Hơi cấp cho nồi nấu chín trong một ngày: 6797,721 6 = 40786,326 (kg/ngày)
Vậy lượng hơi cần cung cấp cho quá trình nấu trong một ngày:
D1 = 27090,139+ 9240,504 + 40786,326 = 77116,969 (kg/ngày).
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Đồ án tốt nghiệp - 99 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
7.1.4. Tính hơi cho quá trình chưng cất - tinh chế
7.1.4.1. Tháp thô
Lượng hơi cần cho tháp thô là: P = 15,715 (kg/100kg giấm).
Lượng hơi dùng trong 1 ngày: 116827,609(kg/ngày)
7.1.4.1. Tháp trung gian
Lượng hơi cần cho tháp thô là: P = 5,742 (kg/100kg giấm).
Lượng hơi dùng trong 1 ngày: 42686,868(kg/ngày)
7.1.4.2. Tháp tinh chế
Lượng hơi cần cho tháp tinh chế trong 1 ngày: P=12,55 kg/100kg giấm
Lượng hơi cần dùng trong 1 ngày: (kg/ngày)
Vậy lượng hơi tiêu hao ở quá trình chưng cất - tinh chế trong một ngày là :
D2 = 116827,609 + 42686,868 + 93298,636 = 252813,113 (kg/ngày).
Lượng hơi cấp cho nhà máy:
D = D1 + D2 = 77116,969 + 252813,113 = 329930,082 (kg/ngày).
Bảng 7.1. Bảng tổng kết tính nhiệt và hơi
STT Công đoạn Nhiệt lượng(Kcal/mẻ) Lượng hơi (kg/ngày)
1 Nấu sơ bộ 3059379,763 27090,1392 Phun dịch hóa 798071,586 9204,5043 Nấu chín 3522579,203 40786,3264 Tháp thô 52182998,69 116827,6095 Tháp trung gian 19066801,04 42686,8686 Tháp tinh 41673390,75 93298,6367 Tổng cộng 120303221 329894,082
7.1.7. Tính và chọn lò hơi
Lượng hơi thực tế dùng:
(kg/ngày) = 16,17(tấn/h).
Với =0,85: Hệ số tổn thất nhiệt độ, mất mát do bảo ôn đường ống, thiết bị…
Chọn lò hơi có năng suất 17(tấn/h), áp suất 7 at.
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Đồ án tốt nghiệp - 100 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
7.1.8. Tính nhiên liệu
7.1.8.1. Dầu F.O
Nhiên liệu sử dụng chính cho lò hơi:
Q: Nhiệt lượng của dầu, Q = 6728,2 (Kcal/kg).
Dtt: Năng suất hơi . Dtt = 388110,685 (kg/ngày)
: Hiệu suất lò hơi, = 85%.
ih: Nhiệt hàm của hơi ở áp suất làm việc, ih = 657,3 (Kcal/kg) [10, tr 213]
in: Nhiệt hàm của nước ở áp làm việc, in = 152,2 (Kcal/kg) [10, tr 214]
Suy ra: D = 35499,521 (kg/ngày).
Vậy lượng dầu nhà máy sử dụng trong 1 năm là:
D = 35499,521 × 326 = 11572843,85 (kg/năm).
7.1.8.2. Xăng
Sử dụng cho các loại xe ở nhà máy. Lượng xăng sử dụng: 200 (lít/ngày).
Như vậy 1 năm cần: 200 326 = 65200 (lít/năm).
7.1.8.3. Dầu D.O
Dùng để chạy máy phát dự phòng lấy trung bình 5 (kg/ngày).
Lượng dầu sử dụng trong 1 năm: 5 × 326 = 1630 (kg/năm)
7.1.8.4. Dầu nhờn
Dùng để bôi trơn các máy móc, thiết bị, sử dụng 5 kg/ngày.
Lượng dầu nhờn cần cho 1 năm : 5×282= 1410 (kg/năm).
7.2. Tính nước
7.2.1. Nước dùng cho phân xưởng nấu
7.2.1.1. Nước dùng để nấu nguyên liệu
Theo cân bằng vật chất lượng nước nấu 1 ngày: m1=402731,706 (kg/ngày)
Thể tích nước cần dùng để nấu (m3/ngày)
7.2.1.2. Nước vệ sinh thiết bị nấu
V2 = 15% × V1 = 0,15 × 402,732 = 60,41(m3/ ngày)
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Đồ án tốt nghiệp - 101 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
7.2.1.3. Nước dùng cho phân xưởng nấu
V = V1 + V2 = 402,732 + 60,41 = 463,142 (m3/ngày)
7.2.2. Nước dùng cho đường hóa
Lượng nước cần dùng trong 1 ngày: m2 = 83853,658 kg/ngày
Thể tích nước cần dùng cho đường hóa trong một ngày:
(m3/ngày)
7.2.3. Nước dùng cho 4 thiết bị làm nguội ống lồng ống
Trong tính cân bằng vật chất thì lượng nước cần làm nguội trong một giờ với
2 thiết bị làm nguội ống lồng ống là: 21,694 (m3/h)
Lượng nước cần làm nguội trong một giờ cho 4 thiết bị làm nguội ống lồng
ống là: 2 × 21,684 (m3/h) = 43,388 (m3/ngày).
7.2.4. Nước dùng cho phân xưởng lên men
7.2.4.1. Tính nhiệt cho thùng lên men chính
Nhiệt sinh ra trong quá trình lên men: Cứ 1 lít dịch lên men trong thùng lên
men chính sau mỗi giờ sẽ giải phóng ra 1,13 kcalo nhiệt.
Lượng nhiệt sinh ra trong 1 giờ trong 1 thùng:
(Kcalo).
V: Tổng số dịch lên men trong 1 ngày, n: số thùng lên men trong 1 ngày.
Nhiệt tổn thất do hơi rượu và CO2 mang ra: Lấy 10% so nhiệt lượng sinh ra:
Q1 = 10% × Q = 0,1 × 387794,571 = 38779,457 (Kcal).
Để lấy lượng còn lại ta sử dụng hệ thống làm nguội dạng ống xoắn ruột gà.
Lượng nhiệt do hệ thống làm nguội lấy đi: Q2 = F × k × t (W), [10, tr 3]
F: Diện tích bề mặt truyền nhiệt.
F=×D×H= 3,14×7,16×9,308=209,266(m2)
k: Hệ số truyền nhiệt qua thành thiết bị: [10, tr 3]
1: Hệ số cấp nhiệt từ thùng lên men đến thành thiết bị, 1 = 699 W/m2.độ.
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Đồ án tốt nghiệp - 102 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
: Chiều dày thành thiết bị, = 0,006 (m).
t : Hệ số dẫn nhiệt của thành thiết bị, t =50 W/m.độ.
2: Hệ số cấp nhiệt từ thiết bị đến nước dội, [10, tr 21]
N = 52,3 10-2 (Kcalo/m.h.độ) = 60,8 10-2(W/m.độ)
HT: Chiều cao phần thân hình trụ, HT = 9,038 m,
Nu: Chuẩn số Nuyxen nó đặc trưng cho quá trình cấp nhiệt ở bề mặt phân
giới và phụ thuộc vào chuẩn số Raynon: [10, tr 21]
V: Mật độ tưới , , (kg/m.s) .
DT: Diện tích bề mặt truyền nhiệt thân thiết bị, DT = F = 209,266 m2.
G : Khối lượng chất lỏng chảy trên bề mặt thành. G = 1,5 kg/s.
Nhiệt độ trung bình nước dội: 250C (Nhiệt độ đầu: 200C, nhiệt độ cuối: 300C )
Ở 250C, độ nhớt của nước là = 0,8937 10-3 (N.s/m2) [10, tr 94]
Re = 32,082 < 2000. Nuyxen tính: Nu = 0,67 (Ga2 Pr3 Re)1/9
[10, tr 21]
Trong đó:
[11, tr 21]
- Độ nhớt nước ở 250C, = 0,8937 × 10-3 N.s/m2
- Hệ số dẫn nhiệt của nước ở 250C, = 60,8 × 10-2 W/m.độ.
CP- Nhiệt dung riêng của nước ở 250C, CP = 0,99892 kcal/kg.độ.
Nu=0,67×[(4281,15 × 1012)2 × (0,00147)3 × 33,192]1/9 = 499,408.
(N/m2.0C)
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Đồ án tốt nghiệp - 103 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
(W/m2.0C)
t – Hiệu số nhiệt độ trung bình, [10, tr 21],
t1 = T – t1, t2 = T- t2
T = 320C, t1 = 200C, t2 = 300C, t1 = 120C, t2 = 20C, t = .
Vậy nhiệt lượng do nước dội lấy đi:
Q2=K×F×t =31,049×209,266 5,58=36256,050(W)=31174,591 (Kcalo/h).
Lượng nước dội cho 1 thùng lên men chính: m = 3600 1,5 = 5400 (kg/h) .
Lượng nhiệt lượng do hệ thống làm nguội ống xoắn ruột gà lấy đi:
Q3=Q – Q1 – Q2=387794,571 – 38779,457 – 31174,591=317840,523 (Kcalo/h)
Lượng nước cung cấp cho ống xoắn ruột gà: Q = G C t [10, tr 58]
G = (kg/h)
Lượng nước cấp cho thùng lên men chính: 31818,416(kg/h).
Thể tích nước cần cấp cho thùng lên men chính:
(m3/h)=763,632(m3/ngày)
7.2.4.2. Tính nhiệt cho thùng nhân giống
Thùng nhân giống cấp II: Lượng dịch sử dụng cho 1 ngày: 68636,207 lít
Lượng nhiệt sinh ra trong 1 giờ: QII = 68638,207 1,13 = 77561,174(kcal/h).
Thùng nhân giống cấp I: Lượng dịch chứa trong thùng bằng 30% so với
lượng dịch trong thùng gây men cấp II: 68636,207 0,3 = 20590,862 (lít)
Lượng nhiệt sinh ra trong 1 giờ: QI = 20590,862 × 1,13 = 23267,674 (kcal/h)
Lượng nhiệt do CO2 mang đi là 10%, toả ra môi trường xung quanh là 5%.
Do đó lượng nhiệt còn lại cần giải phóng ở các thùng này là:
QIC = 23267,674 0,85 = 19777,523 (kcal/h)
QIIC = 77561,174 0,85 = 65926,998(kcal/h)
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Đồ án tốt nghiệp - 104 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
Diện tích truyền nhiệt cho ống xoắn ruột gà:
Nước cấp cho nhân giống cấp I:
(kg/h)
Suy ra thể tích nước: (m3/h)
Nước cấp cho nhân giống cấp II:
(kg/h)
Suy ra thể tích nước: (m3/h)
Lượng nước cấp thùng nhân giống cấp 1: 1,978(m3/h) = 47,472 (m3/ngày).
Lượng nước cấp thùng nhân giống cấp 2: 6,593 (m3/h) = 158,232 (m3/ngày).
Lượng nước cần cho phân xưởng lên men:
VLM=VC+VI+VII= 763,632 + 47,472 + 158,232 = 942,336 (m3/ngày).
7.2.5. Lượng nước cần dùng cho phân xưởng chưng cất tinh chế
Dựa vào phương trình cân bằng: G × r = Gn × Cn × (t’n – tn) [10, tr 32]
Hay : G C (t1 – t2) = Gn Cn (t’n – tn)
G: Lượng sản phẩm ngưng tụ làm nguội, (kg) .
C: Nhiệt dung riêng của chất cần làm lạnh ngưng tụ (kcal/kg.độ)
t1, t2: Nhiệt độ đầu và cuối của chất cần làm lạnh .
Gn: Lượng nước dùng làm nguội (kg)
Cn: Nhiệt dung riêng của nước (kcal/kg.độ).
tn,t’n: Nhiệt độ đầu và cuối của nước (0C)
7.2.5.1. Bộ ngưng tụ tháp thô
Lượng hơi rượu ra khỏi tháp thô là :
(kg/ngày)=4359,197 (kg/h)
Lượng hơi rượu cần ngưng tụ: G1 = 4359,197 = 871,839 .
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Đồ án tốt nghiệp - 105 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
Hơi cồn thô có nồng độ 45,33%V r1 = rE a1 + rn (1-a1).
rE : Ẩn nhiệt ngưng tụ của rượu, rn : Ẩn nhiệt ngưng tụ của nước .
a1 : Thành phần cồn trong hỗn hợp .
r1 = 314 0,4533 + 540 (1 – 0,4533) = 437,554 (kcal/kg) .
t’n = 500C , tn = 200C , Cn = 1 (kcal/kg.độ)
G1 r1 = Gn1 Cn (t’n-tn)
Gn1= (kg/h)
= 305200,215 (kg/ngày) = 305,2(m3/ngày).
7.2.5.2. Bộ ngưng tụ tháp trung gian:
Phương trình cân bằng nhiệt: G2.r2 = Gn2.Cn(t’n - tn).
G2: Lượng rượu đi ra đỉnh tháp trung gian có nồng độ 93,1%.
r2 = 228.0,93+540.(1 - 0,93) = 249,84 (kcal/kg).
G2 (kg/ngày) = 4704,88 (kg/h)
Gn2 = = (kg/h) = 940,4 (m3/ngày).
7.2.5.3. Bộ ngưng tụ hồi lưu tháp tinh chế
Phương trình cân bằng: G3 r3 = Gn23 Cn (t’n – tn) . [10, tr 32]
G3: Lượng rượu ra khỏi tháp tinh.
G3 (kg/ngày) = 8316,951(kg/h)
Hơi cồn ra khỏi tháp tinh có nồng độ: 94,1% khối lượng
Tương tự cách tính r1 ta có: r2 = 327,334 (kcal/kg) .
=54448,417(kg/h) =1306,76(m3/ngày)
7.2.5.4. Lượng nước cần làm lạnh dầu fusel
Phương trình cân bằng: Gf Cf (t2 – t1) = Gn 4 Cn (t’n – tn) [10, tr 32]
Gf : Lượng dầu fusel. Gf = 1800 (lít/ngày)
t2 = 80 (0C) , t1 = 30 (0C) , t’n = 70 (0C) , tn = 20 (0C) .
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Đồ án tốt nghiệp - 106 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
Gn4= (lit/ngày)=1,598(m3/ngày)
7.2.5.5. Lượng nước cần làm lạnh cồn đầu
Phương trình cân bằng: Gđ Cđ (t2 – t1) = Gn 5 Cn (t’n – tn) [10, tr 32]
Gf : Lượng cồn đầu. Gf = 1800 (lít/ngày)
t2 = 80 (0C) , t1 = 30 (0C) , t’n = 70 (0C) , tn = 20 (0C) .
Gn5= (lit/ngày)=1,598(m3/ngày)
7.2.5.6. Lượng nước cần ngưng tụ làm lạnh cồn thành phẩm
Phương trình cân bằng: GTC CTC (t2 – t1) = Gn6 Cn (t’n – tn) [10, tr 32]
GTC : Lượng cồn tinh chế. GTC = 60.000(lít/ngày)
t2 = 78 (0C) , t1 = 30 (0C) , t’n = 70 (0C) , tn = 20 (0C) .
Gn6= (lit/ngày) = 50,112 (m3/ngày) .
7.2.5.7. Lượng nước ở thiết bị thu hồi rượu:
Ta có công thức tính: mN =
m: Lượng CO2 qua thiết bị, m = 45365,853 (kg/ngày)
C: Nhiệt dung riêng của CO2, C = 0,21 Kcal/kg.độ
t1: Nhiệt độ đầu của CO2 khi thu rượu, t1 = 350C
t2: Nhiệt độ cuối của CO2 khi thu rượu, t2 = 250C
CN: Nhiệt dung riêng của nước ở điều kiện thường, CN = 1 Kcal/kgđộ
t’1: Nhiệt độ đầu của nước làm nguội, t’1 =250C
t’2:Nhiệt độ cuối của nước làm nguội, t’2 = 300C
Vậy mN = (kg/ngày) = 19,053 (m3/ngày)
Vậy lượng nước cần dùng trong phân xưởng chưng cất – tinh chế là :
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Đồ án tốt nghiệp - 107 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
Gn= + m N= 2624,721 (m3/ngày)
7.2.6. Nước cho lò hơi
Lượng hơi dùng cho lò hơi trong 1 ngày:388110,685 (kg/ngày).
Nếu ta cho 1 lít nước sẽ tạo ra 1 kg hơi và giả sử tổn thất là 10% thì lượng
nước dùng cho 1 ngày: 388110,685 × 1,1 = 426921,753 (kg/ngày)= 426,922
(m3/ngày).
7.2.7. Nước rửa thiết bị :
Lấy bằng 5% lượng nước dùng cho sản xuất ở phân xưởng lên men và
chưng cất tinh chế: G = 0,05×(2624,721 + 942,336) = 178,353 (m3/ngày)
7.2.8. Lượng nước dùng cho sinh hoạt
7.2.8.1. Nước dùng cho bể tắm
Tính cho 60% công nhân trong ca đông nhất, dùng 25 lít trong 1 ngày cho 1
người. Vậy lượng nước dùng trong 1 ngày là: 3 × 25 × 65 × 0,6 = 2925 (lít/ngày).
Nên thể tích nước cần cung cấp cho bể tắm: (m3/ngày)
7.2.8.2. Nước dùng cho nhà ăn
Tính 20 lít cho 1 người trong 1 ngày, lượng nước cần: 20×123=2460 (lít).
Thể tích nước cần cấp cho bể tắm trong 1 ngày:
(m3/ngày)
7.2.8.3. Nước dùng rửa xe
Sử dụng : 4 (m3/ngày).
7.2.8.4. Nước dùng các mục đích khác
Sử dụng 2 m3/h = 48 (m3/ngày).
Tổng lượng nước cần cấp cho nhà máy trong một ngày: 4820 (m3/ngày).
CHƯƠNG 8 KIỂM TRA SẢN XUẤT VÀ ĐÁNH
GIÁ CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Đồ án tốt nghiệp - 108 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
Kiểm tra chất lượng sản phẩm là vấn đề hàng đầu của ngành công nghệ thực
phẩm và của các ngành công nghiệp khác nhằm đảm bảo chất lượng nhà máy. Trên
cơ sở kiểm tra sản xuất ta có thể đánh giá được tình hình sản xuất của nhà máy và đề
ra biện pháp, kế hoạch hợp lý,đảm bảo cho nhà máy hoạt động bình thường, không
ngừng nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm.
8.1. Kiểm tra nguyên liệu
Trong công nghệ lên men nói chung và sản xuất rượu nói riêng, việc kiểm tra
hay xác định hàm ẩm, % tinh bột và đường có ý nghĩa rất quan trọng, vì nó ảnh
hưởng đến số lượng và chất lượng nguyên liệu đưa vào sản xuất.
8.1.1. Xác định độ ẩm
Thông thường độ ẩm trong nguyên liệu được xác định theo phương pháp sấy
và chỉ cho kết quả gần đúng. Vì sấy ở nhiệt độ cao, một số chất hữu cơ trong
nguyên liệu sẽ bị phân hủy và bay hơi cùng nước, khi đó lại có một lượng nhỏ nước
liên kết không bay hơi hết. Để hạn chế sai số người ta chỉ sấy ở 1001050C và kéo
dài trong 34 giờ. Đôi khi muốn rút ngắn thời gian sấy người ta thực hiện ở 130 0C
trong 140 phút. Cách tiến hành xem [7, tr 213-214]
8.1.2. Xác định hàm lượng tinh bột
Tinh bột là thành phần chủ yếu của nhiều loại củ và hạt. Việc xác định chúng
sẽ giúp ta dự kiến chính xác lượng sản phẩm thu được cũng như tổn hao trong quá
trình sản xuất. Cách tiến hành xác định hàm lượng tinh bột theo phương pháp hóa
học xem [7, tr 214-217].
8.1.3. Xác định hàm lượng protein thô và nitơ hoà tan trong nguyên liệu
Xác định hàm lượng protein thường được theo phương pháp Kjeldal xem [ 7,
tr 225-228].
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Đồ án tốt nghiệp - 109 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
8.2. Xác định hoạt độ của chế phẩm enzyme trong nấu và đường hoá tinh bột
Đánh giá chất lượng chế phẩm amylaza theo khả năng đường hóa chung được
biểu diễn dưới dạng hệ số Linơ. Cách tiến hành xem [7, tr 238-239].
8.3. Kiểm tra dịch đường hoá và giấm chín sau lên men
8.3.1. Độ rượu trong giấm chín
Sau khi lên men trước hết ta cần kiểm tra nồng độ rượu trong giấm chín,
ngoài ra ta còn phải kiểm tra rượu sót ở đáy tháp thô và tháp tinh. Muốn xác định ta
phải chưng cất để tách rượu ra khỏi các chất hoà tan. Lấy 100ml dung dịch lọc giấm
chín có nhiệt độ khoảng 200C cho vào bình định mức 100ml, rót dịch giấm vào bình
rồi tráng bằng 100ml nước cất rồi đổ vào bình cất. Cách tiến hành xem [ 7, tr 240-
242].
8.3.2. Đường và tinh bột sót trong giấm chín
Xác định hàm lượng tinh bột và đường theo phương pháp dùng antron:
( C6H4COCH2C6H4).
Cơ sở phương pháp: Trong dung dịch axit sunfurit đậm đặc antrim sẽ phản
ứng với gluxit lên men và tạo chất màu xanh da trời. Cách tiến hành xem [ 7, tr 242-
246].
8.3.3. Xác định nồng độ chất hoà tan của dịch đường và giấm chín
Trong dịch đường hoá chứa một lượng chất hoà tan chủ yếu là tinh bột hoà
tan, dextrin, đường có gốc glucoza khác nhau. Ngoài ra còn chứa protein, khoáng.
Các chất này mang tên chung là chất khô của dịch đường và đo bằng đường kế ở
nhiệt độ 200C.
Đường hoá xong ta đem lọc dịch đường rồi lấy dịch trong cho vào ống đong
để đo. Nồng độ chất hoà tan sau khi lên men còn gọi là độ lên men hay đường sót
cũng được đo bằng đường kế ở điều kiện 200C.
8.4. Kiểm tra chất lượng cồn sản phẩm
8.4.1. Nồmg độ rượu:
Đo độ rượu bằng rượu kế thủy tinh còn gọi là tửu kế hay thước đo độ rượu.
Cách tiến hành xem [7,tr 251- 252].
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Đồ án tốt nghiệp - 110 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
8.4.2. Hàm lượng axit và este trong cồn:
Trong cồn chứa nhiều loại axit khác nhau, đều tạo thành trong quá trình lên
men, nhưng chủ yếu là axit axetic. Vì thế người ta thường biểu diễn độ axit trong
cồn theo axit axetic và tính theo mg trong một lít cồn khan. Cách tiến hành xem [7,
tr 255 – 256]
8.3.3. Xác định hàm lượng aldehyt.
Trong cồn chứa chủ yếu là aldehyt axetic. Để xác định có thể dung nhiều
phương pháp khác nhau nhưng hay dung là phương pháp iod, cách tién hành được
trình bày theo [7,tr 257].
8.4.4. Xác định hàm lượng furfurol.
Cơ sở: nếu cồn có chứa furfurol thì khi phản ứng với aniline trong môi
trường HCl, màu của dung dịch hồng – da cam. Cường độ màu tỉ lệ thuận với hàm
lượng furfurol. Cách xác định theo [7,tr 262].
8.4.5.Xác định hàm lượng alcol cao phân tử.
Alcol cao phân tử là sản phẩm trung gian của quá trình lên men rượu. Trong thành
phần của nó chứa chủ yếu là alcol amylic và alcol butylic. Cách xác định hàm lượng
alcol cao phân tử xem [7,tr 259].
8.4.6.Xác định hàm lượng alcol metylic.
Alcol metylic là chất lỏng rất linh động và không màu, hòa tan trong nước theo
bất cứa tỷ lệ nào. Alcol metylic là chất độc đối với cơ thể.
Tiêu chuẩn của các nước tiên tiến và hiện nay ta cũng áp dụng là hàm lượng
alcol metylic trong cồn thô không được quá 0,13%. Đối với cồn tinh chế không
được quá 0,05% và đối với cồn hảo hạng không quá 0,03%. Cách tiến hành xác
định hàm lượng alcol metylic xem [7,tr 261].
8.4.7. Xác định thời gian oxy hóa.
Thời gian oxy hóa càng dài thì cồn có chất lượng càng cao. Cồn tinh khiết khử
chất oxy hóa KMnO4 rất chậm. Nhưng nếu trong cồn chứa các tạp chất không no thì
sẽ bị oxy hóa nhanh và do đó rút ngắn thời gian oxy hóa. Cách tiến hành xác định
thời gian oxy hóa xem [7,tr 262].
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Đồ án tốt nghiệp - 111 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
CHƯƠNG 9 VỆ SINH CÔNG NGHIỆP VÀ AN TOÀN LAO ĐỘNG – PHÒNG CHÁY – CHỮA CHÁY
9.1. An toàn lao động
An toàn lao động trong nhà máy đóng vai trò rất quan trọng. Nó ảnh hưởng
rất lớn đến quá trình sản xuất, sức khoẻ và tính mạng của công nhân cũng như tình
trạng máy móc, thiết bị. Vì vậy cần phải được quan tâm đúng mức, phổ biến rộng
rãi để công nhân hiểu được tầm quan trọng của nó. Nhà máy phải đề ra nội quy, biện
pháp chặt chẽ để đề phòng.
9.1.1. Những nguyên nhân gây ra tai nạn
- Tổ chức lao động và sự liên hệ giữa các bộ phận không chặt chẽ.
- Các thiết bị bảo hộ lao động còn thiếu hoặc không đảm bảo an toàn.
- Ý thức tổ chức kỷ luật lao động của công nhân chưa cao.
- Vận hành máy móc, thiết bị không đúng theo quy trình kỹ thuật.
- Trình độ công nhân còn yếu và các máy móc thiết bị được trang bị chưa tốt.
9.1.2. Những biện pháp hạn chế tai nạn lao động
- Tại các bộ phận phải có biển báo an toàn và quy trình sử dụng từng thiết bị.
- Bố trí, lắp đặt các thiết bị phù hợp với quy trình sản xuất.
- Các đường ống hơi nhiệt phải có lớp bảo ôn, áp kế.
- Kho xăng dầu phải đặt xa nguồn nhiệt, phải có các bình CO2 chống cháy,
không được hút thuốc.
- Người công nhân vận hành phải thực hiện đúng chức năng của mình, phải
chịu hoàn toàn trách nhiệm nếu máy móc hư hỏng do quy trình vận hành của mình.
- Kỷ luật của nhà máy phải thực hiện nghiêm để xử lí các trường hợp vi
phạm.
9.1.3. Những yêu cầu cụ thể về an toàn lao động
9.1.3.1. Chiếu sáng và đảm bảo ánh sáng khi làm việc
Phải đảm bảo độ sáng tối thiểu trong nhà sản xuất. Ban ngày cần tận dụng
ánh sáng tự nhiên, ban đêm sử dụng ánh sáng nhân tạo phải đảm bảo đủ ánh sáng.
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Đồ án tốt nghiệp - 112 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
9.1.3.2. Thông gió
Nhà sản xuất và làm việc phải được thông gió tốt.
9.1.3.3. An toàn về điện
Các thiết bị điện phải có hệ thống báo động khi có sự cố, phải có rơle đề
phòng khi quá tải, các mạch điện phải kín, đặt nơi khô ráo.
9.1.3.4. An toàn sử dụng thiết bị
- Thiết bị, máy móc phải sử dụng đúng chức năng đúng công suất.
- Mỗi loại thiết bị phải có hồ sơ rõ ràng, sau mỗi ca làm việc phải có sự bàn
giao máy móc, nêu rõ tình trạng để ca sau xử lí.
- Thường xuyên theo dõi chế độ làm việc của máy móc, có chế độ vệ sinh,
sát trùng vô dầu mỡ thiết bị.
9.1.3.5. Phòng chống cháy nổ
Đối với nhà máy rượu việc phòng chống chảy nổ là rất quan trọng do sản
phẩm nhà máy là cồn rất dễ cháy nổ, phải có đủ nước và thiết bị chữa cháy.
9.1.3.6. An toàn về hoá chất
Các hoá chất phải đặt đúng quy định. Khi sử dụng phải tuân theo quy định đề
ra tránh gây độc hại, ăn mòn và hư hỏng thiết bị.
9.1.3.7. Chống sét
Để đảm bảo an toàn cho các công trình nhà máy, phải có cột thu lôi cho các
công trình ở vị trí cao.
9.2. Vệ sinh nhà máy
Vấn đề vệ sinh xí nghiệp có ý nghĩa cực kỳ quan trọng đối với nhà máy sản
xuất cồn. Nếu tiêu chuẩn vệ sinh trong nhà máy không đảm bảo sẽ tạo điều kiện cho
vi sinh vật gây bệnh phát triển.
9.2.1. Vệ sinh cá nhân của công nhân
- Công nhân phải mặc áo quần sạch sẽ, đội mũ, đeo khẩu trang, đi ủng và mang
găng tay và phải có bịt tai.
- Không được ăn uống trong khu sản xuất.
- Thực hiện tốt chế độ khám sức khoẻ định kì cho công nhân.
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Đồ án tốt nghiệp - 113 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
9.2.2. Vệ sinh máy móc thiết bị
Máy móc, thiết bị phải được vệ sinh sạch sẽ. Đặc biệt các thùng lên men phải
được vệ sinh, sát trùng kỹ để chuẩn bị lên men lượng dịch tiếp theo, nhằm hạn chế
tối đa sự nhiễm tạp khuẩn làm giảm hiệu suất lên men.
9.2.3. Vệ sinh xí nghiệp
Trong phân xưởng sản xuất, sau mỗi ca cần phải vệ sinh khu làm việc.
9.2.4. Xử lí phế liệu trong quá trình sản xuất
Phế liệu trong quá trình sản xuất như bã hèm là phế liệu dễ gây nhiễm bẩn.
Sau mỗi mẻ sản xuất cần chứa đúng quy định và xử lí để sản xuất phân bón vi sinh,
hoặc thức ăn gia súc.
9.2.5. Xử lí nước thải
Nước thải chứa nhiều tạp chất hữu cơ nên vi sinh vật dễ phát triển gây ô
nhiễm môi trường sống của con người. Vì vậy vấn đề xử lí nước thải rất quan trọng
đối với nhà máy. Nhà máy sử dụng phương pháp sinh học để xử lí nước thải.
Nguyên tắc làm việc hệ thống như sau:
Nước thải chảy xuống bể lắng và đi ra ngoài. Do sự tiếp xúc của nước thải và
vi sinh vật trên bề mặt vật liệu xốp nên quá trình xử lý được tiến hành khá nhanh.
Vật liệu xốp ở đây có thể là gốm, sứ, đá dăm với độ xốp cao. Ưu điểm của bể lắng
sinh học là quá trình làm sạch nhanh, liên tục thiết bị đơn giản, dễ làm, rẻ tiền và dễ
ứng dụng.
9.2.6. Xử lí nước dùng cho sản xuất
Các nguồn nước đều không đạt tiêu chuẩn về chất lượng để sản xuất rượu.
Do đó cần phải xử lý nước trước khi đưa vào sản xuất. Nhà máy sử dụng phương
pháp kết tủa các ion Ca2+, Mg2+.
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Đồ án tốt nghiệp - 114 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
KẾT LUẬN
Sau hơn 3 tháng dưới sự hướng dẫn tận tình của thầy Trần Xuân Ngạch, với
những kiến thức đã học cùng với sự nghiên cứu, tham khảo một số tài liệu sách
báo, tài liệu mạng, tôi đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình với đề tài: “Thiết kế
nhà máy sản xuất cồn etylic từ tinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất 60.000 lít
cồn 960 /ngày”.
Qua đồ án, giúp tôi hiếu thêm về các vấn đề:
Những điều kiện cần thiết để xây dựng một nhà máy cồn.
Quy trình công nghệ phù hợp với điều kiện kinh tế, kỹ thuật nước ta.
Tính và chọn thiết bị phù hợp với dây chuyền công nghệ.
Những phương pháp kiểm tra, đánh giá chất lượng nguyên liệu và sản
phẩm.
Cách bố trí các thiết bị trong phân xưởng sản xuất chính.
Trong quá trình thực hiện đồ án, tôi đã nắm bắt được nhiều kiến thức công
việc thiết kế một nhà máy cồn nói riêng và nhà máy thực phẩm nói chung.
Tuy nhiên do kiến thức, kinh nghiệm thực tế và thời gian còn hạn chế nên khó
tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong được sự đóng góp của quý thầy cô và các bạn
để tôi được hoàn thiện đồ án này hơn.
Đà Nẵng, tháng 5 năm 2013
Sinh viên thực hiện
Trần Thị Thu Hải
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Đồ án tốt nghiệp - 115 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt
1. Nguyễn Trọng Cẩn, Nguyễn Thị Hiền, Đỗ Thị Giang, Trần Thị Luyến
(1998), Công nghệ emzym, NXB Nông nghiệp, TP Hồ Chí Minh.
2. Đoàn Dụ, Bùi Đức Hợi, Mai Văn Lề, Nguyễn Như Thùi (1983), Công nghệ
và các máy chế biến lương thực, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội.
3. Đỗ Văn Đài, Nguyễn Trọng Khuông, Trần Quang Thảo, Võ Thị Ngọc Tươi,
Trần Xoa, Cơ sở các quá trình và thiết bị công nghệ hóa học (2), NXB Đại
học và Trung học chuyên nghiệp.
4. TS. Lê Văn Hoàng (1994), Nghiên cứu - ứng dụng và triển khai các quy
trình công nghệ sau thu hoạch, NXB Đà Nẵng.
5. KS. Nguyễn Văn Phước (1979), Kỹ thuật sản xuất rượu Etylic, Bộ lương
thực và thực phẩm.
6. Nguyễn Thọ, Lê Văn Hoàng, Lê Thị Liên Thanh, Trần Thế Truyền, Phan
Bích Ngọc, Trần Xuân Ngạch (1998), Thí nghiệm công nghệ thực phẩm,
Trường Đại học Kỹ Thuật Đà Nẵng.
7. PGS.TS. Nguyễn Đình Thưởng, TS. Nguyễn Thanh Hằng (2005), Công nghệ
sản xuất và kiểm tra cồn Etylic, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội.
8. Trần Thế Truyền (1999), Cơ sở thiết kế nhà máy hóa, Khoa Hóa – Trường
Đại học Kỹ Thuật, Đà Nẵng.
9. PTS. Trần Xoa, PTS. Nguyễn Trọng Khuông, KS. Hồ Lê Viên (1992), Sổ tay
quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất tập I, NXB Khoa học và Kỹ thuật,
Hà Nội.
10. PTS. Trần Xoa, PTS. Nguyễn Trọng Khuông, KS.Hồ Lê Viên (1992), Sổ tay
quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất tập II, NXB Khoa học và Kỹ thuật,
Hà Nội.
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Đồ án tốt nghiệp - 116 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
Website
11. http://bomcongnghiep.vn/TD05/185/386/pentax---cm.html.
12. http://www.doanhnghieponline.com.vn/raovat/sang-rung-tron-yzs/chitiet/
13. http://nguyenthithuhuyen.wordpress.com/2011/07/21/cong- ngh%E1%BB%87- s%E1%BA A3n-xu%E1%BA%A5t-c%E1%BB%93n/ .
14.http://tanthienphu.com/index.php/may-nghien-cong-suat-loi-ngo-cong-xuat-
lo.html.
15.http://www.vietnamseed.com.vn/webui/web/master/default.aspx?
TabID=ScienceDetail&ItemID=72&IDNHOM=2
16. http://www.q-jet.com/mixing-jet.htm
17.http://vi.wikipedia.org/wiki/%C4%90%C3%B4ng_H%C3%A0.
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Đồ án tốt nghiệp - 117 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
MỤC LỤCLỜI MỞ ĐẦU............................................................................................................1
CHƯƠNG 1 LẬP LUẬN KINH TẾ - KỸ THUẬTLẬP LUẬN KINH TẾ - KỸ THUẬT...........................................2
1.1. Vị trí địa lý .........................................................................................................2
1.2. Đặc điểm tự nhiên..............................................................................................2
1.3. Vùng nguyên liệu................................................................................................3
1.4. Hợp tác hóa và liên hiệp hóa.............................................................................3
1.5. Nguồn cung cấp điện..........................................................................................4
1.6. Nguồn cung cấp hơi...........................................................................................4
1.7. Nhiên liệu............................................................................................................4
1.8. Nguồn cung cấp nước và xử lý nước................................................................4
1.9. Giao thông vận tải..............................................................................................4
1.10. Nguồn nhân lực................................................................................................4
1.11. Thoát nước........................................................................................................5
CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN.......................................................................6
2.1. Tổng quan về nguyên liệu.............................................................................6
2.2. Nước .................................................................................................................10
2.3. Nấm men ..........................................................................................................11
2.4. Chất hỗ trợ kĩ thuật.........................................................................................14
CHƯƠNG 3 CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ. . .16
3.1. Lựa chọn dây chuyền công nghệ.....................................................................16
3.2. Lập và thuyết minh dây chuyền công nghệ...................................................23
CHƯƠNG 4 TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT..................................................35
4.1. Biểu đồ nhập liệu..............................................................................................35
4.2. Biểu đồ sản xuất của nhà máy........................................................................35
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Đồ án tốt nghiệp - 118 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
4.3. Tính cân bằng sản phẩm.................................................................................35
CHƯƠNG 5 TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ........................................................52
5.1. Các thiết bị sản xuất chính..............................................................................52
5.2. Tính cơ cấu vận chuyển...................................................................................78
CHƯƠNG 6 TỔ CHỨC VÀ TÍNH XÂY DỰNG.............................................82
6.1. Tổ chức của nhà máy.......................................................................................82
6.2. Tính xây dựng..................................................................................................83
6.3. Tính khu đất xây dựng nhà máy....................................................................88
CHƯƠNG 7 TÍNH NHIỆT - HƠI – NƯỚC.....................................................91
7.1. Tính hơi.............................................................................................................91
7.2. Tính nước..........................................................................................................98
CHƯƠNG 8 KIỂM TRA SẢN XUẤT VÀ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG SẢN
PHẨM ...................................................................................................................106
8.1. Kiểm tra nguyên liệu.....................................................................................106
8.2. Xác định hoạt độ của chế phẩm enzyme trong nấu và đường hoá tinh bột
.................................................................................................................................107
8.3. Kiểm tra dịch đường hoá và giấm chín sau lên men..................................107
8.4. Kiểm tra chất lượng cồn sản phẩm..............................................................107
CHƯƠNG 9 VỆ SINH CÔNG NGHIỆP VÀ AN TOÀN...............................109
9.1. An toàn lao động............................................................................................109
9.2. Vệ sinh nhà máy.............................................................................................110
KẾT LUẬN............................................................................................................112
TÀI LIỆU THAM KHẢO....................................................................................113
PHỤ LỤC
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày
Đồ án tốt nghiệp - 119 - GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn etylic từ SVTH: Trần Thị Thu Hảitinh bột (nguyên liệu tự chọn) năng suất Lớp : 08H2A 60.000 lít cồn 96o/ngày