đồ án.docx

5/17/2018 đô án.docx - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/do-andocx-55b07be6ded1d 1/23

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN NGUYÊN LIỆU

1.1.Giới thiệu về rượu Rum:

Rum là loại rượu có nồng độ cao và có mùi thơm gây ấn tượng mạnh nhất. Mùi

thơm vừa đặc trưng cho nguyên liệu đầu, vừa là tập hợp những este thơm từ những acid

hữu cơ như acid axetic, acid butilic, acid caproic, acid valeric, acid heptylic…

Rum được thu nhận bằng cách chưng cất dịch lên men từ dịch đường mía hoặc mật

đường mía.

Lịch sử của rượu rum bắt đầu cùng với các cuộc phiêu lưu xâm chiếm thuộc địa của

Đế quốc Tây ban nha,tại vùng đảo West Indies (tức vùng biển Caribbean, nằm giữa Trung

và Bắc Mỹ). Nguyên nhân: mía là loại nông sản đầu tiên họ khám phá ra ở vùng này.

Giới uống rum đầu tiên là các nhà phiêu lưu mạo hiểm, nhất là hải tặc. Vì thế, thời đó

người ta thường gọi rượu rum là “rượu của hải tặc”. Về sau rum đã trở thành thức uống

phổ biến trên thế giới.

1.2. Nguyên liệu sản xuất rum:

Rum thường được sản xuất từ mật rỉ đường mía.

Mật rỉ đường mía : là một hỗn hợp khá phức tạp chứa đựng nhiều đường không kết

tinh, chứa các hợp chất Nitơ, vitamin, các hợp chất vô cơ, chất kích thích sinh trưởng, chất

kìm hãm sự sinh trưởng của vi sinh vật ( SO2, hydro oxymethylfurfurol), vi sinh vật tạp

nhiễm …

Mật rỉ đường có màu nâu sậm, mầu này rất khó bị phá huỷ trong quá trình lên men.

Màubám vào sinh khối và sản phẩm do đó việc tách màu khó khăn và tốn kém. Tuy nhiên

đây lại là môi trường giàu nguồn Cacbon, cung cấp nguồn dinh dưỡng cho vi sinh vật phát

triển và là loại nguyên liệu rẻ tiền và dễ kiếm.

1.2.1. Thành phần hoá học của mật rỉ đường mía:

Chất khô (%khối lượng mật rỉ) 80-85

Đường tổng (%khối lượng chất khô) 48-56

Chất hữu cơ khác (%khối lượng chất khô) 9-12



Sucrose (%khối lượng chất khô) 32-45

Glucose (%khối lượng chất khô) 5-11

Frutose (%khối lượng chất khô) 6-15

Nitơ tổng (%khối lượng chất khô) 0.3-0.5Tro (%khối lượng chất khô) 7-11

pH 4.5-6.0

Thành phần tro rỉ đường mía (% tổng khối lượng tro) : K 2O 30-50; Na2O 0.3-9.0; CaO 7-

15; MgO 2-14; P2O5 0.5-2.5; SiO2 1-7 và các khoáng khác.

Ngoài ra trong rỉ đường còn có một số vitamin (tính theo microgam trên một gam rỉ

đường) như sau:Thiamine : 8.3 Folic acid : 0.038

Riboflavin : 2.5 Pyridoxine : 6.5

Nicotimic acid: 21.0 Biotin : 12.0

Pantothenic acid : 21.4

1.2.2.Những ưu điểm của mật rỉ đường mía:

- Giá rẻ

- Khối lượng lớn, dồi dào

- Sử dụng tiện lợi

- Nguồn cung cấp khá phổ biến

- Đặc biệt ở nước ta không phạm đến chính sách lương thực

1.2.3. Chỉ tiêu chất lượng mật rỉ đường:

Dịch đường lên men Rum cần thoả mãn:

- Chỉ tiêu hóa học : độ đường : 14-160 (S), chất khô không ít hơn 75% khối lượng

hàm lượng saccharose từ 31- 50%, pH 4.5- 6.0 , hàm lượng Nitơ tổng không ít

hơn1.4%, số lượng vi sinh vật không quá 15000 VSV/ 1g nguyên liệu

- Chỉ tiêu hóa lý : pha rắn trong dịch mật rỉ giảm đáng kể.



- Chỉ tiêu sinh học: lượng vi sinh vật: ít tốt

- Chỉ tiêu cảm quan: độ sệt, màu vàng.

1.3. Chủng vi sinh vật lên men Rum:

Trong sản xuất rượu Rum, người ta dùng nấm men được phân lập từ mía. Thường

sử dụng: Schizosaccharomyces và Saccharomyces cerevisiae. Ngoài ra, loài nấm men

chìm Saccharomyces carlsbergensis cũng thường được sử dụng kết hợp với vi khuẩn

butyric để lên men rum.

Rượu Rum nặng thường được sản xuất từ nấm men Schizosaccharomyces. Loại

nấm men này thường lên men trong dịch đường <10%, ngoài rượu etylic, còn tạo đượcnhiều axit hữu cơ, este, aldehide và rượu bậc cao.

Giới: Nấm

Ngành: Ascomycota

Dưới ngành: Taphrinomycotina

Lớp: Schizosaccharomycetes

Bộ: Schizosaccharomycetales

Họ: Schizosaccharomycetaceae

Giống: Schizosaccharomyces

Loài: S. pombe

Nhóm nấm men Saccharomyces cerevisiae lên men nhanh và cho hương vị nhẹ

(dạng Rum Cuba). Vi khuẩn thuộc giống Saccharomyces, chúng có khả năng hấp thụ các

chất dinh dưỡng trong môi trường nước mạch nha như các loại đường hoà tan, các hợp

chất nitơ (các acid amin, peptit), vitamin và các nguyên tố vi lượng…qua màng tế bào. Sau

đó, hàng loạt các phản ứng sinh hóa mà đặc trưng là quá trình trao đổi chất để chuyển hoá



các chất này thành những dạng cần thiết cho quá trình phát triển và lên men của nấm men

được tiến hành. S. cerevisiae không chứa enzyme melibiase do đó không chuyển hoá

được đường melibioza, lên men được 1/3 lượng đường Raffinose do có enzyme invertase.

Raffinoza Galactoza - Glucoza + Fructoza

Nấm men sử dụng trong sản xuất là nấm men thuần khiết và được nuôi cấy trong

môi trường dịch đường 10%, bổ sung 0,2% (NH4)2SO4.

Giới: Nấm

Ngành: Ascomycota

Dưới ngành: Saccharomycotina

Lớp: Saccharomycetes

Bộ : Saccharomycetales

Họ: Saccharomycetacea

Giống: Saccharomyces

Loài: S. cerevisiae

Điều kiện để nuôi cấy nấm men giống ở nhiệt độ 30-320C, thời gian lên men là

48giờ. Kết thúc quá trình lên men khi độ đường giảm xuống 5-60S) và độ axit 1,50. Lượng

nấm men giống thường được dùng là 10%.

Loài nấm men chìm S. carlsbergensis cũng thường được sử dụng trong sản xuất

rum truyền thống. Ở loài S. carlsbergensis có chứa các gen MEL. Các gen này tạo ra

enzym ngoại bào là a- galactosidaza (hay còn gọi là melibiaza) có khả năng chuyển hoá

đường melibioza. Do đó chúng có khả năng lên men toàn bộ lượng đường raffinose.



Nấm men chìm thường lên men ở nhiệt độ từ 7 – 150C. Khi kết thúc quá trình lên

men chúng kết lắng xuống đáy thiết bị, do đó dễ tách sinh khối nấm men để tái sử dụng

cho những mẻ tiếp theo.

Giới:: Fungi

Ngành: Ascomycota

Dưới ngành: Saccharomycotina

Lớp: Saccharomycetes

Bộ : Saccharomycetales

Họ: Saccharomycetaceae

Giống: Saccharomyces

Loài: S. carlsbergensis

Vi khuẩn lên men butyric cũng được coi là vi sinh vật thuần khiết. Axit butyric có

vai trò tạo este butyrat – etylic là một trong những thành phần tạo hương đặc trưng của

Rum. Vi khuẩn thường được dùng để lên men butyric là loài granulobacter

saccharobutylic. Loại vi khuẩn này có hình que, bào tử có hình bầu dục. Vi khuẩn lên men

butyric thuộc loại kỵ khí bắt buộc.

Môi trường nuôi vi khuẩn: nồng độ 7-80 (Saccharomet), độ axit 0,250. Kết thúc khi

đạt 5-60 (Saccharomet) và độ axit là 10. Nhiệt độ lên men 35-37 0C, thời gian 48 giờ.

Lượng vi khuẩn giống bổ sung là 2-3% khi hàm lượng đường giảm xuống 5,5-6g/100ml.

Tiêu chí chọn giống :- Không cố khả năng sinh tổng hợp độc tố.

- Có khả năng sinh tổng hợp sản phẩm chính cao.

- Có khả năng thích nghi cao.Tốc độ sinh trưởng càng nhanh càng tốt, rút ngắn

thời gian lên men, cho hiệu quả kinh tế cao.



- Điều kiện nuôi cấy đơn giản, dễ dàng thích ứng với môi trường nguyên liệu mật rỉ.

CHƯƠNG II: QUÁ TRÌNH LÊN MEN



2.1. Cơ sở khoa học của quá trình lên men

Là quá trình lên men đường thành rượu, là sự phân giải các chất đường thành rượu

và CO2 dưới tác dụng của chất men do nấm men tiết ra.

Sự lên men rượu là một quá trình sinh hóa phức tạp , có sự tham gia của nấm menSaccharomyces, trải qua hàng loạt các phản ứng phức tạp với sự tham gia của nhiều menxúc tác.

Phương trình tổng quát của sự lên men rượu:C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 + 27 Kcal

2.2. Các điều kiện chính của quá trình lên men: Nấm men chỉ có khả năng lên men monose và disaccharide. Với gỉ đường thành

phần chủ yếu là monose và disaccharide nên rất thuận lợi cho quá trình lên men.

Nồng độ đường : Ảnh hưởng đến hiệu suất lên men. Nấm men chỉ có khả năng lênmen đường thành rượu trong khoảng nồng độ đường phụ hợp từ 10 – 15 % nồng độ đườngquá cao sẽ ức chế nấm men, và khả năng lên men rượu giảm.

Ảnh hưởng của oxy: Nấm men là loại vi sinh vật hô hấp tùy tiện. Trong điều kiệnyếm khí nó sẽ lên men đường tạo thành rượu và CO2 . Do đó trong sản xuất rượu thì giaiđoạn đầu cần điều kiện hiếu khí để nấm men sinh sản tăng sinh khối, phát triển đủ lượng tế bào cần thiết cho quá trình lên men rượu và sau đó phải yếm khí cho quá trình lên menrượu. Tiếp đến phải yếm khí tuyệt đối để nấm men chuyển hóa đường thành rượu.

Ảnh hưởng của pH : Như trên đã nói, pH có ảnh hưởng lớn đến quá trìn lên men,tạo sản phẩm chính và phụ khác nhau . Nếu pH 4-5 lên men rượu bình thường tạo sản

phẩm chính là etanol. Đây là điều kiện cần thiết trong quá trình lên men rượu ở các nhàmáy rượu hiện nay. Để axit hóa môi trường thường dùng H2SO4 hay axit lactic. Nếu pHmôi trường kiềm – sản phẩm chính là glyxerin - ứng dụng trong lên men glyxerin.

Ảnh hưởng nhiệt độ : nhiệt độ là yếu tố cần thiết ảnh hưởng lớn đến nấm men và sựlên men. Thông thường nhiệt độ phù hợp cho lê men là 28oC - 30oC. Nhiệt độ khoảng hơn50oC và dưới 0oC sự lên men hầu như đình chỉ. Ảnh hưởng nồng độ rượu tạo thành : Rượutạo ra trong quá trình lên men có ảnh hưởng đến sự lên men. Thông thường nấm men lênmen đến nồng độ đạt 12 – 14%. Một số ít nấm men có thể lên men đạt nồng độ rượu 17 -20% với nồng độ rượu cao hơn sẽ ức chế nấm men và hầu như kìm hãm lên men rượu.

Hiện nay, công nghệ sản xuất cồn từ gỉ đường đã được phổ biến một số nước trênthế giới. Sản phẩm cồn được chưng cất này là kết quả của quá trình lên men sử dụng nấmmen ép hoặc men gốc thuần khiết.

CHƯƠNG 3: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ



3.1 Nguyên liệu:

Nguyeân lieäu thích hôïp nhaát ñeå saûn xuaát röôïu rum laø duøng

maät ræ ñöôøng mía, chaát löôïng maät ræ laïi tuøy thuoäc raát

nhieàu ôû coâng ngheä saûn xuaát ñöôøng mía. Vì vaäy vieäc söûduïng ñöôøng mía cuûa moãi nhaø saûn xuaát khoâng gioáng nhau,

cuõng coù nhöõng nhaø saûn xuaát laïi phoái troän maät ræ cuøng

vôùi nöôùc mía theo nhöõng tyû leä thích hôïp ñeå cho ra nhöõng saûn

phaåm rum khaùc nhau.

3.2 Loïc:

Muïc ñích coâng ngheä :

- Chuaån bò : Laøm cho moâi tröôøng maät ræ “ saïch” hôn, ñoäthuaàn khieát cao hôn, coù theå loaïi boû moät phaàn lôùn vi sinh vaät

coù saün trong maät ræ. - Quaù trình naøy seõ giuùp cho quaù trình

pha cheá vaø leân men dieãn ra toát hôn.

Caùc bieán ñoåi cuûa nguyeân lieäu :

- Vật lyù: thể tích và tæ trọng mật rỉ giảm, màu sắc, chất lượng tăng. - Hóa lý: thu được

pha lỏng từ dạng huyền phù ban đầu. - Hóa học: sau khi lọc dung dịch hầu như không thay

đổi về thành phần hóa học tuy nhiên có thể tổn thất một ít các chất có ích theo cặn như

protein, vitamin,chất màu v.v... - Sinh hoïc: loïai boû moät một số vi sinh vaät

không có lợi theo cặn.

Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình :

- Chất lượng mật rỉ, độ nhớt hay kích thước và tính chất của tạp chất muốn loại bỏ đều ảnh

hưởng đến tốc độ xử lý nguyên liệu.

- Phương pháp sử dụng và thiết bị xử lý như chất trợ lắng,chất trợ lọc,vải lọc ,màng xốp…Thiết bị sử dụng: loïc ly taâm

- Thiết bị ly tâm lọc hoạt động theo nguyên tắc: khi hệ thống quay với tốc độ cao tạo ra

lực ly tâm mạnh và đẩy các thành phần pha lỏng và rắn ra sát thành thiết bị như hình vẽ,



thành thiết bị có gắn vải lọc để các cấu tử chất hoà tan đi qua và giữ lại các thành phần pha

rắn.

3.3 Pha cheá dòch leân men:

Muïc ñích coâng ngheä :- Chuaån bò : giuùp cho naám men phaùt trieån vaø leân men maïnh

mẽ ôû böôùc leân men rum tieáp theo.

- Laøm cho moâi tröôøng maät ræ giaøu chaát dinh döôõng hôn baèng

caùch boå sung caùc chaát maø moâi tröôøng maät ræ coøn thieáu.


- Vaät lyù: khoái löôïng rieäng cuûa maät ræ thay ñoåi, ñoä meàm thay

ñoåi

- Hoùa lyù : điều chỉnh pH cuûa dòch len men veà khoaûng 5,5 - 5,8.

- Hóa học:

Dịch lên men đaït noàng ñoä 15 - 18% chaát khoâ hoøa tan, trong ñoù

phaûi coù töø 12 - 14% laø chaát ñöôøng leân men ñöôïc.

Boå sung nitô,can xi dưới dạng các muối vô cơ cho môi trường mật rỉ.Caùc yeáu toá aûnh höôûng tôùi quaù trình :

- Thaønh phaàn vaø tính chaát caùc caáu töû trong dòch maät ræ.

Neáu maät ræ coù chöùa töông ñoái ñaày ñuû caùc thaønh phaàn

caàn thieát cho söï leân men thì löôïng chaát cho vaøo ñeå pha cheá

dòch leân men ít vaø tieán haønh quaù trình nhanh.

Phương pháp thực hiện :

- Bổ sung nguồn Nitơ dưới dạng các muối vô cơ nhö DAP-diaminophotphat, SA-

sulfatamino,urê ... vôùi haøm löôïng töø 1 - 3 g/l dòch leân men (maät

ræ thöôøng ngheøo chaáùt dinh döôõng coù nguoàn goác nitô). Urê là

nguồn thức ăn trung tính về mặt sinh lý. Khi bị phân giải bởi enzym urease, urê sẽ được



phân giải thành NH3 và CO2 . Phần NH3 được vi sinh vật sử dụng mà không làm chua

môi trường như các loại muối amon khác :

- Bổ sung nguồn canxi: Canxi đóng vai trò là chất đệm trong quá trình lên men. Nguồn

cung cấp Canxi thường sử dụng là CaCO3.

Thiết bị :

- Sử dụng thùng có cánh khuấy nhằm mục đích đảo trộn để được hỗn hợp đồng nhất.

- Tốc độ cánh khuấy là 150 – 200 rpm (vòng/phút). _tốc độ khấy trộn vào độ nhớt , …>lấy

sách tập 5 nguyện bin “phần ktpu để tra”

- Mật rỉ được bổ sung các thành phần và khuấy trộn để tạo hỗn hợp đồng nhất.

3.4 Leân men rum :


- Cheá bieán : Chuyeån hoùa dòch leân men thaønh röôïu ,taïo höông

ñaëc tröng cuûa röôïu rum ( höông thôm raát maïnh,ñaëc tröng hay

höông thôm eâm dòu, haøi hoøa vaø ’saâu laéng’ hôn).

- Quaù trình leân men quyeát ñònh chaát löôïng saûn phaåm rum.


- Sinh hoïc : vi sinh vaät (naám men vaø vi khuaån ) sinh tröôûng,

dieãn ra quaù trình trao ñoåi chaát cuûa naám men vaø vi khuaån.

- Hoùa hoïc vaø hoùa sinh:

Chuyeån hoùa ñöôøng thaønh ethanol theo chu trình ñöôøng phaân

(chu trình EMP) :

- Thu ñöôïc axit pyruvic sau 10 phaûn öùng hoùa hoïc vaø hoùa

sinh.

- Thu ñöôïc ethanol sau 2 phaûn öùng tieáp theo .



Caùc saûn phaåm phuï vaø saûn phaåm trung gian:

- Aldehyde vaø keton

- Axit höõu cô

- Röôïu cao phaân töû- Ester

Xaûy ra phaûn öùng este hoùa (taïo nhöõng saûn phaåm töø axit

höõu cô vaø röôïu). Nhieàu ester ñöôïc taïo thaønh nhaát laø axetat

etyl (CH3 COOC 2H5 ) .

- Hoùa lyù: Trong quaù trình leân men coù sinh khí CO2 , hoøa tan vaøo

pha loûng khieán pH thay ñoåi, laøm protein bò bieân tính ñoâng tuï.

- Vaät lyù : Nhieät ñoä leân men taêng do sinh khí trong quaù trình

leân men.

Caùc yeáu toá aûnh höôûng ñeán quaù trình :

- Leân men ôû nhieät ñoä : 25 - 27o C.

- Thôøi gian leân men : 4 - 5 ngaøy .

- Vi sinh vaät duøng ñeå leân men :

Naám men S.cerevisiae keát hôïp vôùi vi khuaån butyric-granulobacter cuøng phaùt trieån coäng sinh trong dòch leân men.

Trong rum thaønh phaåm thöôøng coù höông thôm raát maïnh, phong

phuù vaø raát ñaëc tröng.

Naám men chìm S.carlsbergensis keát hôïp vôùi vi khuaån butyric

ñeå leân men rum, cho ra nhöõng loaïi rum coù höông thôm eâm dòu,

haøi hoøa vaø “saâu laéng “hôn.

- Ñieàu kieän kî khí : naám men chuyeån CO2 thaønh coàn vaø nöôùc.

- Khi keát thuùc leân men thöôøng phaûi coù töø 6_7%V etanol trong

dòch ñaõ leân men.

Ø - Khi ñaõ keát thuùc leân men, ta caàn phaân taùch heát xaùc naám

men ra roài môùi ñöa ñi chöng caát



Thieát bò vaø caùc yeáu t ố thoâng soá coâng ngheä :

Sử dụng thiết bị thùng lên men có cánh khuấy . Trên nắp bình có đường ống để cấp lượng

giống,có cửa kính để quan sát. Thân thiết bị có gắn bộ phận dò nhiệt độ, pH nối với máytính.

3.5 Chöng caát phaân ñoaïn :

- Dòch sau leân men rum seõ ñöôïc ñöa ñi chöng caát phaân ñoaïn

laøm hai laàn; laàn thöù nhaát, ta thu laáy saûn phaåm giöõa( coàn

rum), saûn phaåm ñaàu vaø saûn phaåm cuoái troän laãn ñeå coù

chöõ röôïu khoaûng 20%V etanol. Tieáp tuïc chöng caát phaân ñoaïn

laàn hai, laïi thu laáy saûn phaåm giöõa roài ñöa veà nhaäp chung vôùisaûn phaåm giöõa ôû laàn thöù nhaát ñeå ñöôïc coàn rum coù 55 -

62%V. Saûn phaåm ñaàu vaø cuoái ôû laàn hai phaûi boû.

- Chưng cất là phương pháp tách hỗn hợp chất lỏng thành các cấu tử riêng biệt dựa vào sự

khác nhau về độ bay hơi của chúng ( Δ to sôi ) bằng cách lặp đi lặp lại nhiều lần quá trình

bay hơi và ngưng tụ.

- Trong quá trình chưng cất, các cấu tử được đun đến nhiệt độ sôi, chúng bay hơi sau đó lại

được ngưng tụ từ đó ta nhận được chất lỏng. Ở các nhiệt độ sôi khác nhau ta tách được các

cấu tử riêng biệt.


- Laøm saïch ethanol töø dung dòch daám chín (dung dòch ñaõ leân

men ).

- Khai thaùc: taùch röôïu vaø caùc chaât deã bay hôi khỏi daám

chín,taùch boû taïp chaát,naâng cao ñoä coàn.Chöng caát thu ñöôïccoàn rum coù 55_62%V etanol.


- Hoùa lyù :



Dieãn ra quaù trình chöng caát phaân ñoaïn röôïu rum,có sự thay đổi

pha.

Dung dịch đường đã lên men được đun nóng để tách rượ u nhờ hiện tượ ng rượ u

bay hơ i ở nhiệt đñộ thấp hơ n nướ c- Hoùa hoïc: Sau 2 laàn chöng caát phaân ñoaïn , thu ñöôïc coàn rum

coù chöõ röôïu 55_62%V. Trong coàn naøy thöôøng coù chöùa caùc

thaønh phaàn:

Axit: 235_250 mg/l coàn tuyeät ñoái

Ester: 450_500 ma/l coàn tuyeät ñoái

Aldehyde: 20_25mg/l coàn tuyeät ñoái

Fufurol:1_1.5 mg/l coàn tuyeät ñoái

- Vật lý: nhiệt độ tăng, thay đổi tỉ trọng, khối lượng, thể tích.

Caùc yeáu toá aûnh höôûng ñeán quaù trình :-Thaønh phaàn ( noàng ñoä ) cuûa moät soá caáu töû trong dòch leânmen .-Nhieät ñoä : chuù yù nhieät doä soâi cuûa moät soá caáu töû cuûadòch leân men.



Dọc phần trên rồi coi phần tính toán thử đúng hok, xem phần thể tích, tính dùng vỏ áo , với

đường kính ống nhập liệu tháo liệu lun”phải chỉnh sữa chữ lại nha chưa,1 số là font vni

time khi in sẽ nhận ra=>phải đánh lại những chỗ đó nha”.cú ý những chỗ bôi đỏ.

TÍNH THIẾT BỊ CHÍNH LA THIẾT BỊ LÊN MEN

CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ

A. THIẾT BỊ CHÍNH:

• Năng suất nhập liệu : 1500 kg/mẻ

• Nồng độ dịch đường : 15-18% (đường gì?saccarozo hay glucose?)

• Nồng độ dịch sau khi lên men 5-7%

• Nhiệt độ lên men : 25-270C

• Áp suất khí quyển :1 at

-V men giống = 10% V tb

- Nồng độ rượu đạt 6-7 % V- Nồng độ đường sót 3-5g/l

- pH = 5,5 – 5,8

Thể tích của dịch lên men :



Khối lượng riêng của dịch đường 15% ở 200C :

ρ = 1061,04 Kg/m3 (ghi bảng tra như sau:(B.I.86/58/[1]).VỚI [1] là sổ tay tập1).Đây là cách ghi đúng tiêu chuẩn [1,tr 58,ST2]

Thể tích dịch đường 15% ở 200C : 7073,141334,1061101500

3

=× (lít)

Khi đưa dung dịch đường lên đến nhiệt độ lên men 300C thì có sự tăng thể tích của dịch lênmen và ta coi sự tăng thể tích này cũng là sự tăng thể tích riêng của nước theo nhiệt độ .

Thể tích riêng của nước ở 200C : 61077,1000 −× (m3/kg) [1,tr12,ST2]

Thể tích riêng của nước ở 300C : 61034,1004 −× (m3/kg)

Như vậy thể tích của dịch lên men : 75,14181077,10001034,10047073,1413

6

6 =×××

−− (lít) (1)

Vdd = VddC6H12O6 + V men giống

mà Vdd = tbV 4

3

V men giống = 10% V tb

Ta được : 4

3

Vtb = Vdd C6H12O6 + 10%Vtb

69,218265,0

75,1418

65,0

6126 ===⇒O H ddC

tb

V V (lít) (2)

Tổng dung dịch lên men : Vdd= 0175,163769,21824

3

4

3=×=tbV (lít)

Thiết bị lên men dạng hình trụ có nắp chỏm cầu , đáy hình nón, được làm bằng thép khônggỉ ((H18X10T ), (khuyến cáo: thiết bị hoạt động ở áp suất 1 at và ứng ứng tập trung khônglớn vì thế có thể thể khần tăng cứng cho nắp và để phù hợp với yêu cấu của đề nên chonnắp elip tiêu chuẩn có gờ sẽ dễ vẽ và tính toán,Sổ tay tập 2 “(B. XIII.10/382/[2]).”

Thể tích hình học thiết bị : Vtb = V trụ + Vđáy + V nắp

Chọn h= t D4

3; h1 = 0,3 Dt , =α 600 , d = 0,1 m



0

2 602

1,0

2tg

Dtg

d Dh t t −

=−

=⇒ α

Thể tích hình trụ : Vtr =34

32

t t Dh

D π π =

Thể tích phần đáy :

Vđ =( )

++−×=

++4

1,01,060

2

1,0

34

1,01,0

3

122

022

2t t t t t D D

tg D D D

hπ

π

Thể tích phần đáy :

Vn = ( )

+=

+

4

33,0

6

3,0

4

3

6

22

22

11t

t t t D

D D D

hhπ π

Thể tích thiết bị :

Vtb = 69,218224

601,074,10033

=− tg Dt π π (lít) = 18,2 (m3) (3)

⇒ Dt = 2,174,10

601,018,224

74,10

601,0243

03

3

03

=−×

=−

π

π

π

π tg tg V tb (m) (4)

Suy ra : d = 0,1 (m),dữ liệu Dt không khớp với ở phía dưới)

h = 55,116,13

4

3

4=×=t D (m) (5)

h1 = 0,3Dt = 0,3×1,16 =0,35 (m) (6)

h2 = 96,0602

1,016,160

2

1,0 00 =−

=−

tg tg Dt (m) (7)

Tổng chiều cao của thiết bị: H = h + h1 +h2 = 1,55 +0,35 +0,96 = 2,86 (mm) (8)

Tính bề dày :

- Ứng suất cho phép tiêu chuẩn : [ ] 2* N/mm148σ =

- Hệ số hiệu chỉnh : η = 1



- Hệ số bền mối hàn : 1=hϕ ( phải căn cứ vào bảng (B. XIII.8/362/[2]).)để chọn kiểu

hàn=>chọn được hệ số bền mối hàn.)

=> hϕ = 0,95 la hê sô bên han cua thân hinh tru; (B. XIII.8/362/[2]). V i ơ

kiêu han: la han giap môi hai bên.

- 045=α

- Áp suất môi trường : 1at

Khối lượng riêng của dung dịch đường 15% : )/(04,1061 3m Kg l = ρ

Tính bề dày thân

Áp suất tính toán ở phần dưới thân có kể đến áp suất thủy tĩnh của cột chất lỏng theo công

thức (1.1): )/(1297,01086,204,10618,91,0

26 mm N H g p P l m =×××+=+= − ρ (9)

Ứng suất cho phép tiêu chuẩn của thép không gỉ( X18H10T ) theo hình 1.2 (qttb,tr16), có

[ ] )/(1482*

mm N =σ (phải tra theo nhiệt độ tính toán nha)

Ứng suất cho phép tính theo công thức (1.9) :

[ ] [ ] ( )2*/1481148 mm N =×== η σ σ , (10)

Xét(ở đây là thiết bị có cánh khuấy nên hãy kiểm tra lực nén trục)

[ ]

2511411297,0

1148>=

×=h

P ϕ

σ

Vậy bề dày tối thiểu của thân được xác định theo công thức (5.3)

[ ]

( )mm P D

S h

t 526,011482

1297,01200

2=

×××

==′ϕ σ (11)

Chọn hệ số bổ sung để làm trong kích thước Co=2,474 (mm). Tổng hệ số bổ sung với Cc=0được tính theo công thức (1.10) :

C = Ca + C b + Cc + Co = 1+ 0 + 0 + 2,474 = 3,474 (mm)( phải dự tính thiết bị sử

dụng trong vòng 15 năm với tốc độ ăn mòn của dd trên là bao nhiêu để chọn Ca cho phù

hợp”



Ca = 0,1*15=1,5; mm: hê sô bô sung do n mon hoa hoc, chon thiêt bi ă

lam viêc trong vong 15 n m. ă

Bề dày thực của thân thiết bị tính theo công thức (5-9)

S = S’ + C = 0,546 + 3,474 = 4 (mm) (12)

Kiểm tra điều kiện ở (5.12) :

1,00025,01200

14<=

−=

−

t

a

D

C S ( thỏa )

Kiểm tra áp suất cho phép trong thân thiết bị theo công thức (5.11) :

[ ]

[ ])/(738,0)14(1200

)14(11482

)(

)(2 2

mm N C S D

C S

P at

ah

=−+

−×××

=−+

−

=

ϕ σ

(13)

Vậy bề dày thân thiết bị : S = 4 (m) sai đơn vị quá nhiều

Tính bề dày đáy nón (ko nên tính toán đáy và nắp mà dựa vào điều kiện làm việc đểchịn đáy và nắp theo tiêu chuẩn, xem dòng ghí chú ở trên)

Chọn 15,0=t

t

D

R

00 7045 <=α xét [ ] 5011411297,0

1148 >=×= P

hϕ σ

Với α = 45o

và 15,0=t

t

D

R

,tìm theo bảng 6-3, có hệ số hình dáng y = 2,9.

Bề dày tối thiểu của đáy S’ theo công thức (6.15)

[ ] h

DP S

ϕ σ α cos2=′

Xác định đường kính tính toán D theo công thức (6.19) :

( )( )α α SinS R D D t t min10cos12 +−−=

Ta có : [ ])(762,0

11484

9,21297,01200

4min mm

Py DS

h

t =××××

==ϕ σ



Rt = 0,15×1200 =180 (mm)

( )( ) )(101645sin762,01045cos118021200 mm D =××+−−=⇒ (14)

)(847,0114845cos2

1297,01016

mmS =×××

×

=′⇒ (15)

Bề dày thực tính theo công thức (5-9)

S = S’ + C = 0,847+ 1+ 2,153 = 4 (mm) (16)

Kiểm tra điều kiện :

[ ][ ] ( ) ( ) ( )2

1 /51,09,21200

14114844mm N

y D

C S P

t

ah =×

−×××=

−=

ϕ σ

[ ][ ] ( )

)/(388,0)14(45cos21200

)14(114845cos2

)(cos2

cos2 2

2 mm N C S D

C S P

a

ah =−+

−××××=

−+−

=α

ϕ σ α

(17)

Ta chọn giá trị nhỏ của hai giá trị tính được , tức là [P] = 0,388 (N/mm2)

Tính bề dày nắp elip của thiết bị: Chọn nắp có dạng elipise tiêu chuẩn, có gờ bằng thép

X18H10T.

Xét[ ]

25114111297,0

148>=×=h

P ϕ

σ

Bề dày tối thiểu của đáy S’ theo công thức (6-9)

[ ] h

t PRS

ϕ σ 2=′⇒

Chọn nắp là elip tiêu chuẩn ta có : R t = Dt



)(526,011482

12001297,0mmS =

×××

=′⇒(18)

Chọn hệ số bổ sung để làm trong kích thước Co=2,474 (mm). Tổng hệ số bổ sung với Cc=0được tính theo công thức (1.10) :

C = Ca + C b + Cc + Co = 1+ 0 + 0 + 2,474= 3,474 (mm)Bề dày thực của nắp tính theo công thức (5-9)

S = S’ + C = 0,526 + 3,474 = 4 (mm) (19)

Kiểm tra điều kiện ở (5.12) :

125,000259,01160

14<=

−=

−

t

a

D

C S ( thỏa )

Kiểm tra áp suất cho phép theo công thức (5.11) :

[ ][ ]

)/(738,0)14(1200

)14(11482

)(

)(2 2mm N C S D

C S P

at

ah =−+

−×××=

−+−

=ϕ σ

(20)

Vậy bề dày nắp thiết bị : S = 4 (m)

Các kích thước của nắp ellipise tiêu chuẩn, có gờ Bảng XIII.10 (ST tập 2 – 384)

+Đường kính trong: Dt=1200 (mm)

+ht =300 (mm)+ Chiều cao gờ: h gờ = h =25 (mm)

+Diện tích bề mặt trong: Sđáy= 1,66(m2)

Tính thiết bị khuấy :

Chọn thiết bị khuấy trộn dạng mái chèo tuabin 3 cánh

Chọn tốc độ khuấy có hiệu suất cao nhất nM= 450 (vòng/phút)

Đường kính cánh khuấy khuấy có hiệu suất cao nhất là dM=0,6 ( m)

Dựa vàokết quả tính ở trên (4) D = 1,16 (m) và (9) H = 2,86 (m)

Đường kính bộ khuấy trộn dạng tuabin dk (m) được tính theo công thức :

dk = 0,3 DB = 0,3×1,16 = 0,348 (m)



(Trong đó : DB – Đường kính bên trong của thiết bị lên men)

Cánh khuấy mái chèo tuabin 3 cánh có :Khối lượng riêng -trong giới hạn :

, Độ nhớt động học –trong giới hạn (khối lượng

riêng, độ nhớt động học của dd đường là bao nhiêu phải ghi rõ ra để người ta biết nằmtrong khoảng đó)

Nên ta có : 1,33.108 < Re < 2,08.108

Do Re >7.10 3 nên số vòng quay thực tế của bình khuấy được tính theo( Bảng IV.3,St1)

)/(647348,0

6,0450

32

32

phút vòng d

d nn

TT

M M TT =

×=

=

Trong đó : nTT là số vòng quay thực tếdTT là đường kính thực tế của cánh khuấy

Tra (Bảng IV.1) ta có h -khoảng cách từ cánh khuấy tới đáy (ghi rõ tài liệu tham khảo và

tra)

h = 0,33×dk = 0,33×0,348 =0,115 (m)

từ đó dựa vào sổ tay tập 1 mà chọn thiết bị khuấy trộn

Bích ghép thân và nắp:

Mặt bích là bộ phận quan trọng dung để nối các phần của thiết bị cũng như nối các bộ phậnkhác với thiết bị.Các loại bích thường sử dụng:

+ Bích liền: là bộ phận nối liền với thiết bị (hàn, đúc và rèn) chủ yếu dung thiết bịlàm việc với áp suất thấp và áp suất trung bình.

+ Bích tự do: chủ yếu dùng nối ống dẫn làm việc ở nhiệt độ cao, để nối các bộ bằng

kim loại màu và hợp kim của chúng, đặc biệt là khi cần làm mặt bích bằng vật liệu bền hơnthiết bị.

+Bích rèn: chủ yếu dùng cho thiết bị làm việc ở áp suất cao.

Chọn bích được ghép thân và nắp làm bằng thép không gỉ X18H10T, cấu tạo của bích là bích liền không cổ.



Theo bảng XIII.27 [st tập 2 – trang 421], ứng với D t = 1200 (mm) và áp suất tính toán Ptt=0,1297 (N/mm2) ta chọn bích có các thông số sau:

Dt D Db D1 Do h Bu loâng

db Z

mm (caùi)1200 1340 1290 1260 1213 25 20 32

Độ kín của mối ghép bích chủ yếu do vật đệm quyết định. Đệm làm bằng vật liệu mềmhơn so với vật liệu bích. Khi xiết bu lông, đệm bị biến dạng và điền đầy lên chỗ gồ ghềtrên bề mặt của bích. Vậy, để đảm bảo độ kín cho thiết bị ta chọn đệm là dây amiăng, có bềdày là 3 (mm).

Đường kính các ống dẫn – Bích ghép các ống dẫn:

Bích đượ làm bằng thép CT3, cấu tạo của bích là bích liền không cổ.(Bích đâu, đường kínhống dẫn hơi ,nguyên liệu, ống xã nước ngưng đâu)

3.4 Tính thiết bị thùng chứa nguyên liệu:



Chọn thùng có tiết diện hình vuông, làm bằng thép không gỉ, có lớp bảo ôn để tránh tổnthất nhiệt, hệ số chứa đầy

Thùng có thể tích đủ chứa dịch để bơm vào thiết bị lên men trong 1 mẻ.

Vđường = 1418,75 (lít) = 1,41875 (m3

)

Thể tích thùng: V thùng = )(77,18,0

41875,1 3m=

Chọn cạnh thùng b = 1,2 (m)

Chiều cao của thùng: )(23,12,1

77,12

m H ==

Kích thước thùng: (1,2×1,2×1,23) m

Số lượng thùng: 1 cái

Lưu Ý: kì này phải bảo vệ trước thầy tuấn”trưởng khoa” và cô “hương” nên phải đề xuấtquy trình lên men rượu rum cho cổ, ko thì khó long mà sống sót đó nha) heh he he e

Không bít sữa mấy khúc trên mà chỉ có thể chỉ những chỗ cần tính toán lại mà thôi

Thấy còn thiếu xót nhiều thiết bị phụ trong tính toán lắm

Documents

đồ án.docx