Tài liệu Thiết kế nhà máy chế biến rau quả với 2 sản phẩm đồ hộp nước chanh tự nhiên năng suất 2,4 tấn sản phẩm ca và bột chuối năng suất 60 tấn nguyên liệu ngày

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA HÓA THIẾT KẾ NHÀ MÁY CHẾ BIẾN RAU QUẢ VỚI 2 SẢN PHẨM: - ĐỒ HỘP NƯỚC CHANH TỰ NHIÊN - NĂNG SUẤT: 2,4 TẤN SẢN PHẨM/CA - BỘT CHUỐI - NĂNG SUẤT: 60 TẤN NGUYÊN LIỆU/NGÀY SVTH: LÊ QUỐC CƯỜNG Đà Nẵng – Năm 2019 i TÓM TẮT Trong bối cảnh bùng nổ về khoa học công nghệ và ứng dụng chúng vào tất cả các lĩnh vực sản xuất, chế biến thực phẩm như hiện nay việc tạo ra các sản phẩm đạt được chất lượng cao đồng thời có thể kéo dài thời hạn sử dụng để phân phối trong tất cả thời điểm trong năm đã và đang được nghiên cứu và phát triển vượt bậc. Các mặt hàng rau quả cũng không phải ngoại lệ trong xu hướng trên, với mục đích tạo ra các sản phẩm từ rau quả vừa đa dạng vừa đảm bảo cung ứng liên tục cho thị trường trong những thời điểm mùa vụ chưa đến hoặc giải quyết vấn đề tồn đọng nguyên liệu cho thị trường trong nước, em được giao nhiệm vụ thiết kế nhà máy chế biến rau quả với 2 sản phẩm: đồ hộp nước chanh tự nhiên và bột chuối. Tóm tắt đề tài gồm 2 phần chính: phần thuyết minh và phần gồm các bản vẽ, sơ đồ. Phần thuyết minh gồm các chương sau: - Chương 1: Lập luận kinh tế kỹ thuật - Chương 2: Tổng quan (nguyên liệu, sản phẩm, chọn phương án thiết kế) - Chương 3: Chọn và thuyết minh quy trình công nghệ - Chương 4: Tính cân bằng vật chất - Chương 5: Tính nhiệt - Chương 6: Tính và chọn thiết bị - Chương 7: Tính xây dựng và quy hoạch tổng mặt bằng - Chương 8: Kiểm tra sản xuất - Kiểm tra chất lượng - Chương 9: An toàn lao động - Vệ sinh xí nghiệp - Phòng chống cháy nổ Các bản vẽ, sơ đồ liên quan: - Sơ đồ kỹ thuật quy trình công nghệ cho cả 2 sản phẩm - Bản vẽ mặt bằng, mặt cắt phân xưởng sản xuất chính - Bản vẽ đường ống hơi nước trong phân xưởng sản xuất chính - Bản vẽ quy hoạch tổng mặt bằng nhà máy. ii LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến với toàn thể thầy cô giáo trong khoa Hóa đã tận tình giảng dạy, truyền đạt cho em những kiến thức bổ ích liên quan đến chuyên ngành công nghệ thực phẩm để qua đó giúp em có được một cách nhìn cụ thể hơn về ngành nghề mà bản thân đã chọn để theo học trong suốt năm năm qua cũng như những động lực để em tiếp tục bước tiếp với công việc trong tương lai. Đặc biệt, em cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới thầy Trần Thế Truyền, người đã tận tình hướng dẫn, hiệu chỉnh, đưa ra những ý kiến đề xuất quan trọng liên quan đến đồ án mà em được giao qua đó giúp em hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình. Tuy rằng bản thân em cũng có những nỗ lực nhất định cùng với sự giúp đỡ nhiệt tình từ giáo viên hướng dẫn cũng như bạn bè trong lớp nhưng do lượng kiến thức còn nhiều hạn chế cùng với việc thiếu những trải nghiệm thực tế liên quan đến nhiệm vụ mà mình được giao nên chắc chắn đồ án mà em đã hoàn thành sẽ không thể tránh khỏi những sai sót, khuyết điểm. Do vậy em kính mong nhận được sự góp ý, nhận xét từ quý thầy cô và bạn bè để đồ án của em được hoàn thiện hơn. Cuối cùng em xin chúc quý thầy cô khoa Hóa dồi dào sức khỏe và tiếp tục sự nghiệp giảng dạy, truyền thụ kiến thức cho các thế hệ sinh viên tiếp theo để giúp họ có được những nền tảng kiến thức vững chắc, đủ sức đảm đương vai trò trong công việc, nghiên cứu và học tập trong tương lai. Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên Lê Quốc Cường iii LỜI CAM ĐOAN LIÊM CHÍNH HỌC THUẬT Em xin cam đoan tất cả nội dung trong phần thuyết minh của đồ án tốt nghiệp này được thực hiện bởi cá nhân em và dựa trên sự nghiên cứu, tìm hiểu từ các số liệu thực tế và được thực hiện theo đúng sự chỉ dẫn của giáo viên hướng dẫn. Những nội dung được tham khảo từ các nguồn tài liệu như giáo trình, báo cáo nghiên cứu khoa học đều được trích dẫn với tên tác giả, năm xuất bản và nhà xuất bản cụ thể ở phần tài liệu tham khảo. Em xin chịu trách nhiệm về những điều không phù hợp như đã nói ở trên. Sinh viên thực hiện Lê Quốc Cường iv MỤC LỤC ******* TÓM TẮT ....................................................................................................................i LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................ii LỜI CAM ĐOAN LIÊM CHÍNH HỌC THUẬT ....................................................... iii MỤC LỤC .................................................................................................................. iv DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ, SƠ ĐỒ .......................................................... x MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 1 CHƯƠNG 1: LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT....................................................... 2 1.1. Đặc điểm thiên nhiên ......................................................................................... 2 1.2. Vùng nguyên liệu .............................................................................................. 3 1.3. Nguồn cung cấp điện, nước ............................................................................... 3 1.4. Giao thông vận tải.............................................................................................. 4 1.5. Vấn đề xử lý nước thải....................................................................................... 4 1.6. Hệ thống thông tin liên lạc, bưu chính viễn thông .............................................. 4 1.7. Thoát nước ........................................................................................................ 4 1.8. Cung cấp nhân công........................................................................................... 5 1.9. Liên hợp hóa...................................................................................................... 5 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN ........................................................................................ 6 2.1. Nguyên liệu chính.............................................................................................. 6 2.1.1. Chanh .......................................................................................................... 6 2.1.2. Chuối........................................................................................................... 8 2.2. Nguyên liệu phụ .............................................................................................. 12 2.2.1. Nước ......................................................................................................... 12 2.2.2. Đường saccharose ..................................................................................... 12 2.2.3. Một số chất bảo quản, phụ gia ................................................................... 13 2.3. Sản phẩm ......................................................................................................... 13 2.3.1. Sản phẩm đồ hộp nước chanh tự nhiên ...................................................... 13 v 2.3.2. Sản phẩm bột chuối ................................................................................... 14 2.4. Chọn phương án thiết kế .................................................................................. 16 2.4.1. Sản phẩm đồ hộp nước chanh tự nhiên ...................................................... 16 2.4.2. Sản phẩm bột chuối ................................................................................... 17 CHƯƠNG 3: CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ.................. 19 3.1. Sản phẩm đồ hộp nước chanh tự nhiên............................................................. 19 3.1.1. Sơ đồ quy trình công nghệ ......................................................................... 19 3.1.2. Thuyết minh quy trình công nghệ .............................................................. 20 3.2. Sản phẩm bột chuối ......................................................................................... 23 3.2.1. Sơ đồ quy trình công nghệ ......................................................................... 23 3.2.2. Thuyết minh quy trình công nghệ .............................................................. 24 CHƯƠNG 4: TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT .......................................................... 29 4.1. Sơ đồ thu hoạch nguyên liệu ............................................................................ 29 4.2. Sơ đồ nhập nguyên liệu.................................................................................... 29 4.3. Kế hoạch sản xuất ............................................................................................ 29 4.4. Chương trình sản xuất...................................................................................... 30 4.5. Chọn năng suất cho từng dây chuyền ............................................................... 31 4.5.1. Năng suất dây chuyền chế biến nước chanh tự nhiên ................................. 31 4.5.2. Năng suất của dây chuyền chế biến bột chuối ............................................ 31 4.6. Tính cân bằng vật chất cho dây chuyền chế biến nước chanh tự nhiên ............. 31 4.6.1. Công đoạn làm nguội nhanh ...................................................................... 32 4.6.2. Công đoạn rót hộp, ghép nắp ..................................................................... 32 4.6.3. Công đoạn đun nóng.................................................................................. 32 4.6.4. Công đoạn lọc ........................................................................................... 32 4.6.5. Công đoạn ép............................................................................................. 33 4.6.6. Công đoạn xé nhỏ ...................................................................................... 33 4.6.7. Công đoạn xử lý làm sạch.......................................................................... 33 4.6.8. Công đoạn rửa sạch ................................................................................... 33 4.6.9. Công đoạn lựa chọn, phân loại................................................................... 33 vi 4.6.10. Công đoạn bảo quản tạm ......................................................................... 33 4.7. Tính cân bằng vật chất cho dây chuyền chế biến bột chuối .............................. 34 4.7.1. Công đoạn bảo quản, dấm chín .................................................................. 34 4.7.2. Công đoạn rửa sơ bộ .................................................................................. 35 4.7.3. Công đoạn lựa chọn, phân loại................................................................... 35 4.7.4. Công đoạn rửa sạch ................................................................................... 35 4.7.5. Công đoạn bóc vỏ, làm sạch ...................................................................... 35 4.7.6. Công đoạn chần ......................................................................................... 35 4.7.7. Công đoạn xử lý hóa học ........................................................................... 35 4.7.8. Công đoạn chà ép ...................................................................................... 35 4.7.9. Công đoạn đồng hóa .................................................................................. 36 4.7.10. Công đoạn cô đặc .................................................................................... 36 4.7.11. Công đoạn phối trộn ................................................................................ 36 4.7.12. Công đoạn sấy ......................................................................................... 36 4.7.13. Công đoạn làm nguội............................................................................... 37 4.7.14. Công đoạn đóng gói................................................................................. 37 CHƯƠNG 5: TÍNH NHIỆT ....................................................................................... 38 5.1. Một số lưu ý về nhiệt sử dụng tại nhà máy ....................................................... 38 5.2. Tính nhiệt cho dây chuyền chế biến đồ hộp nước chanh tự nhiên ..................... 38 5.2.1. Công đoạn đun nóng dịch ép quả ............................................................... 38 5.2.2. Công đoạn rửa chai bằng nước nóng .......................................................... 39 5.3. Tính nhiệt cho dây chuyền chế biến bột chuối.................................................. 39 5.3.1. Công đoạn chần ......................................................................................... 39 5.3.2. Công đoạn cô đặc ...................................................................................... 40 5.3.3. Công đoạn sấy ........................................................................................... 44 5.4. Chọn nồi hơi .................................................................................................... 45 CHƯƠNG 6: TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ ................................................................ 47 6.1. Dây chuyền chế biến đồ hộp nước chanh tự nhiên ........................................... 47 6.1.1. Cân nguyên liệu......................................................................................... 47 vii 6.1.2. Băng tải lựa chọn, phân loại ...................................................................... 47 6.1.3. Máy rửa sạch ............................................................................................. 48 6.1.4. Xử lý làm sạch........................................................................................... 48 6.1.5. Máy xé chanh ............................................................................................ 49 6.1.6. Máy ép ...................................................................................................... 50 6.1.7. Thùng chứa dịch nước chanh sau khi ép .................................................... 50 6.1.8. Lọc ............................................................................................................ 51 6.1.9. Đun nóng................................................................................................... 52 6.1.10. Rót chai, đóng nắp ................................................................................... 52 6.2. Dây chuyền chế biến bột chuối ........................................................................ 53 6.2.1. Bể rửa sơ bộ .............................................................................................. 53 6.2.2. Thiết bị vận chuyển, lựa chọn, phân loại chuối .......................................... 54 6.2.3. Máy rửa sạch chuối ................................................................................... 54 6.2.4. Máy bóc vỏ chuối ...................................................................................... 54 6.2.5. Thiết bị chần.............................................................................................. 55 6.2.6. Xử lý hóa học ............................................................................................ 56 6.2.7. Máy chà ép ................................................................................................ 56 6.2.8. Thùng chứa nguyên liệu để đồng hóa ........................................................ 56 6.2.9. Thiết bị đồng hóa....................................................................................... 57 6.2.10. Hệ thống cô đặc nhiều nồi ....................................................................... 57 6.2.11. Thiết bị phối trộn ..................................................................................... 58 6.2.12. Thiết bị sấy .............................................................................................. 59 6.2.13. Máy đóng gói sản phẩm........................................................................... 59 CHƯƠNG 7: TÍNH XÂY DỰNG VÀ QUY HOẠCH TỔNG MẶT BẰNG .............. 62 7.1. Cơ cấu tổ chức ................................................................................................. 62 7.1.1. Cơ cấu làm việc ......................................................................................... 62 7.1.2. Cơ cấu tổ chức........................................................................................... 62 7.2. Phân xưởng sản xuất chính .............................................................................. 64 7.2.1. Phòng điều khiển sản xuất (P1).................................................................. 64 viii 7.2.2. Phòng phục vụ sinh hoạt (P2) .................................................................... 64 7.2.3. Phòng bao bì đựng sản phẩm (P3) ............................................................. 65 7.2.4. Phòng quản lý chất lượng (P4)................................................................... 65 7.2.5. Phòng thí nghiệm sản xuất chính (P5)........................................................ 65 7.2.6. Phòng làm lạnh chai sau khi rót (P6) ......................................................... 65 7.2.7. Phòng thanh trùng, chiết rót (P7) ............................................................... 65 7.2.8. Phòng chứa vỏ, nắp chai thủy tinh (P8) ..................................................... 66 7.2.9. Phòng quản lý phân xưởng (P9)................................................................. 66 7.3. Kho nguyên liệu .............................................................................................. 66 7.3.1. Kho nguyên liệu chanh .............................................................................. 66 7.3.2. Kho nguyên liệu chuối............................................................................... 66 7.4. Kho dấm chín chuối ......................................................................................... 67 7.5. Kho thành phẩm .............................................................................................. 67 7.5.1. Kho chứa sản phẩm đồ hộp nước chanh tự nhiên ....................................... 67 7.5.2. Kho chứa sản phẩm bột chuối .................................................................... 68 7.6. Kho bao bì ....................................................................................................... 68 7.7. Kho nguyên vật liệu ......................................................................................... 69 7.8. Phòng kiểm nghiệm ......................................................................................... 69 7.9. Phân xưởng cơ khí ........................................................................................... 69 7.10. Nhà hành chính và phục vụ khác.................................................................... 69 7.11. Phân xưởng lò hơi.......................................................................................... 70 7.12. Kho chứa phế liệu .......................................................................................... 70 7.13. Trạm biến áp.................................................................................................. 71 7.14. Nhà để xe điện động ...................................................................................... 71 7.15. Nhà sinh hoạt vệ sinh ..................................................................................... 71 7.16. Nhà ăn ........................................................................................................... 71 7.17. Trạm bơm ...................................................................................................... 71 7.18. Khu xử lý nước thải ....................................................................................... 72 7.19. Nhà đặt máy phát điện ................................................................................... 72 ix 7.20. Khu xử lý nước .............................................................................................. 72 7.21. Đài nước ........................................................................................................ 72 7.22. Phòng đặt dụng cụ cứu hỏa ............................................................................ 72 7.23. Nhà thường trực ............................................................................................. 72 7.24. Tính khu đất xây dựng nhà máy ..................................................................... 73 7.24.1. Khu đất mở rộng...................................................................................... 73 7.24.2. Diện tích khu đất ..................................................................................... 73 7.24.3. Tính hệ số sử dụng .................................................................................. 74 7.25. Tính lượng nước cấp ...................................................................................... 74 7.25.1. Dây chuyền chế biến đồ hộp nước chanh tự nhiên ................................... 74 7.25.2. Dây chuyền chế biến bột chuối ................................................................ 74 7.25.3. Nước cho sinh hoạt .................................................................................. 75 CHƯƠNG 8: KIỂM TRA SẢN XUẤT – KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG ..................... 76 8.1. Kiểm tra đánh giá chất lượng nguồn nguyên liệu ............................................. 76 8.1.1. Kiểm tra nguyên liệu khi mới nhập về nhà máy ......................................... 76 8.1.2. Kiểm tra nguyên liệu trong quá trình bảo quản, dấm chín .......................... 77 8.1.3. Kiểm tra các nguyên liệu phụ trong quá trình sản xuất............................... 78 8.2. Kiểm tra trong các công đoạn sản xuất............................................................. 78 8.2.1. Rửa (rửa sơ bộ và rửa sạch) ....................................................................... 78 8.2.2. Chần .......................................................................................................... 79 8.2.3. Xử lý hóa học ............................................................................................ 79 8.2.4. Chà ép ....................................................................................................... 79 8.2.5. Đồng hóa ................................................................................................... 79 8.2.6. Cô đặc ....................................................................................................... 79 8.2.7. Phối trộn .................................................................................................... 80 8.2.8. Sấy ............................................................................................................ 80 8.2.9. Đóng gói.................................................................................................... 80 8.2.10. Ép quả ..................................................................................................... 80 8.2.11. Đun nóng ................................................................................................. 80 x 8.2.12. Lọc .......................................................................................................... 81 8.2.13. Rót nóng, ghép nắp .................................................................................. 81 8.3. Kiểm tra chất lượng sản phẩm ......................................................................... 81 8.3.1. Nước chanh tự nhiên ................................................................................. 81 8.3.2. Bột chuối ................................................................................................... 84 CHƯƠNG 9: AN TOÀN LAO ĐỘNG – VỆ SINH XÍ NGHIỆP – PHÒNG CHỐNG CHÁY NỔ ................................................................................................................. 86 9.1. An toàn lao động ............................................................................................. 86 9.1.1. An toàn làm việc với thiết bị đun nóng ...................................................... 86 9.1.2. An toàn lao động khi vận hành, sửa chữa máy móc ................................... 87 9.1.3. An toàn lao động về điện ........................................................................... 87 9.2. Vệ sinh xí nghiệp ............................................................................................. 88 9.2.1. Vệ sinh cá nhân và sức khỏe của công nhân............................................... 88 9.2.2. Vệ sinh ở cơ sở sản xuất ............................................................................ 89 9.2.3. Thông gió, chiếu sáng, cấp thoát nước tại khu vực sản xuất ....................... 89 9.2.4. Xử lý phế liệu của quá trình sản xuất ......................................................... 90 9.3. Phòng chống cháy nổ ....................................................................................... 90 9.3.1. Nội quy, quy định phòng cháy chữa cháy (PCCC) tại nhà máy .................. 90 9.3.2. Kiểm tra, tập huấn, trang bị về nhiệm vụ phòng cháy chữa cháy tại nhà máy ............................................................................................................................ 91 KẾT LUẬN ............................................................................................................... 92 TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................................... 93 PHỤ LỤC .................................................................................................................. 97 xi DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ, SƠ ĐỒ ❖ Danh mục bảng: Bảng 2.1. Sản lượng chuối ở các vùng của Việt Nam (năm 2001) ................................ 8 Bảng 2.2. Hàm lượng polyphenol của chuối theo độ chín .......................................... 12 Bảng 2.3. Chỉ tiêu cảm quan của nước chanh tự nhiên ............................................... 14 Bảng 2.4. Chỉ tiêu hóa lý của nước chanh tự nhiên .................................................... 14 Bảng 2.5. Thành phần hóa học một số loại bột chuối ................................................. 15 Bảng 4.1. Sơ đồ thu hoạch nguyên liệu ...................................................................... 29 Bảng 4.2. Sơ đồ nhập nguyên liệu .............................................................................. 29 Bảng 4.3. Số ca làm việc trong các tháng ................................................................... 30 Bảng 4.4. Số ngày làm việc/số ca trong tháng đối với từng loại sản phẩm.................. 30 Bảng 4.5. Chương trình sản xuất của nhà máy (đơn vị: tấn) ....................................... 30 Bảng 4.6. Tiêu hao nguyên liệu qua các công đoạn .................................................... 31 Bảng 4.7. Tổng kết dây chuyền chế biến đồ hộp nước chanh tự nhiên........................ 34 Bảng 4.8. Tiêu hao nguyên liệu qua các công đoạn .................................................... 34 Bảng 4.9. Tổng kết dây chuyền chế biến bột chuối .................................................... 37 Bảng 6.1. Thông số kỹ thuật của 1 số loại cân............................................................ 47 Bảng 6.2. Bảng tổng kết thiết bị chính trong chế biến đồ hộp nước chanh tự nhiên .... 60 Bảng 6.3. Bảng tổng kết thiết bị chính trong chế biến bột chuối ................................. 61 Bảng 6.4. Một số máy và thiết bị phụ sử dụng ........................................................... 61 Bảng 7.1. Nhân lực trực tiếp tham gia sản xuất trong phân xưởng.............................. 62 Bảng 7.2. Nhân lực phụ trong phân xưởng ................................................................. 63 Bảng 7.3. Một số công trình thuộc nhà hành chính..................................................... 70 Bảng 7.4. Tổng kết về xây dựng ................................................................................ 72 Bảng 8.1. Phân tích thành phần trong quá trình bảo quản ........................................... 84 Bảng 8.2. Số lượng mẫu và thí nghiệm tiến hành ....................................................... 85 ❖ Danh mục sơ đồ: Sơ đồ 3.1. Sơ đồ quy trình công nghệ chế biến đồ hộp nước chanh tự nhiên .............. 19 Sơ đồ 3.2. Sơ đồ quy trình công nghệ chế biến bột chuối ........................................... 23 ❖ Danh mục hình vẽ: xii Hình 1.1. Vị trí địa lý khu công nghiệp Long Hậu........................................................ 3 Hình 2.1. Một số loại chuối phổ biến ở Việt Nam ........................................................ 9 Hình 2.2. Thang mức màu độ chín của chuối ............................................................. 10 Hình 2.3. Một số sản phẩm bột chuối trên thị trường ................................................. 18 Hình 5.1. Lò hơi ống lửa nằm ngang .......................................................................... 46 Hình 6.1. Máy rửa kiểu bàn chải nằm ngang .............................................................. 48 Hình 6.2. Máy lột vỏ chanh........................................................................................ 49 Hình 6.3. Máy xé kiểu trục dao cắt ............................................................................ 49 Hình 6.4. Máy ép thủy lực đứng 2 thùng .................................................................... 50 Hình 6.5. Máy lọc khung bản ..................................................................................... 51 Hình 6.6. Thiết bị trao đổi nhiệt dạng bản mỏng UHT ............................................... 52 Hình 6.7. Máy chiết rót, đóng nắp chai tự động ......................................................... 52 Hình 6.8. Bể ngâm rửa sơ bộ chuối nguyên liệu ......................................................... 53 Hình 6.9. Máy rửa có sục bọt khí ............................................................................... 54 Hình 6.10. Máy bóc vỏ chuối và sản phẩm sau khi lột ............................................... 55 Hình 6.11. Thiết bị chần kiểu băng tải ....................................................................... 55 Hình 6.12. Thiết bị chà ép kiểu cánh đập ................................................................... 56 Hình 6.13. Thiết bị đồng hóa ..................................................................................... 57 Hình 6.14. Quá trình đồng hóa…………………………………………………………………………57 Hình 6.15. Hệ thống cô đặc chân không tuần hoàn ngoài 2 cấp .................................. 58 Hình 6.16. Thiết bị phối trộn...................................................................................... 58 Hình 6.17. Lưỡi trộn bên trong máy………………………………………………………………….58 Hình 6.18. Sơ đồ quá trình sấy phun .......................................................................... 59 Hình 6.19. Máy định lượng và đóng bao bột tự động ................................................. 60 Hình P.1. Hao hụt khối lượng tự nhiên và hàm lượng vitamin C trong bảo quản chanh bằng màng chitosan ở các nồng độ khác nhau ...................................................... 97 Hình P.2. Thành phần dinh dưỡng một số sản phẩm bột chuối tại một số nước .......... 97 xiii Thiết kế nhà máy chế biến rau quả với hai sản phẩm: ĐỒ HỘP NƯỚC CHANH TỰ NHIÊN và BỘT CHUỐI MỞ ĐẦU Về mặt hàng rau quả, theo báo cáo của Bộ Công Thương thì kim ngạch xuất khẩu trong 5 năm qua tăng trưởng ở mức cao, bình quân 24,5% mỗi năm, từ 1,3 tỷ USD trong năm 2013 lên hơn 3,5 tỷ USD vào năm 2018. Báo cáo cũng cho biết, 3 tháng đầu năm 2019, xuất khẩu rau quả đã bứt phá đạt kim ngạch 1,4 tỷ USD, tăng 36% so với cùng kỳ năm 2018. Tuy vậy ngành rau quả ở nước ta vẫn còn những mặt hạn chế tồn đọng mà cho đến nay vẫn chưa thể giải quyết được theo hướng có quy hoạch, định hướng một cách rõ ràng. Nhìn chung các hạn chế điển hình liên quan đến sản xuất, chế biến, bảo quản sau thu hoạch, chất lượng vệ sinh an toàn thực phẩm vẫn chưa đáp ứng kịp với yêu cầu ngày càng khắt khe của thị trường. Trên thị trường hiện nay, sản phẩm đồ hộp và các loại bột từ rau quả là một giải pháp lâu dài và hiệu quả trong bối cảnh cần phải đáp ứng nhu cầu kéo dài thời gian bảo quản, cung cấp sản phẩm rau quả vào những thời điểm mùa vụ đang gặp khó trong vấn đề tiêu thụ hoặc khi chưa tới mùa vụ. Do những yếu tố thiết yếu như trên nên em được phân công nhận đề tài: “Thiết kế nhà máy chế biến rau quả với 2 sản phẩm: - Đồ hộp nước chanh tự nhiên - Năng suất: 2,4 tấn sản phẩm/ca - Bột chuối - Năng suất: 60 tấn nguyên liệu/ngày”. Phương pháp nghiên cứu, thực hiện đề tài này bao gồm quá trình tìm kiếm, tra cứu các nguồn tài liệu lý thuyết cũng như các số liệu, quy trình sản xuất, máy móc thiết bị tại một số nhà máy tương tự trên thực tế để tổng hợp, hoàn thành đề tài. Cấu trúc của đồ án tốt nghiệp này bao gồm các phần thuyết minh chính: Phần thuyết minh gồm các điểm chính sau: - Lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy - Tìm hiểu về nguyên liệu, sản phẩm cùng phương án thiết kế - Chọn sơ đồ quy trình công nghệ và thuyết minh sơ đồ cho cả 2 sản phẩm - Tính toán và lựa chọn thiết bị và tính năng lượng cho các thiết bị cần thiết - Quy hoạch tổng mặt bằng và vấn đề an toàn lao động, phòng chống cháy nổ - Kiểm tra chất lượng trong sản xuất và kiểm tra chất lượng sản phẩm. Cùng với phần thuyết minh có 5 bản vẽ chính: sơ đồ kỹ thuật quy trình công nghệ, mặt bằng và mặt cắt phân xưởng sản xuất chính, đường ống hơi nước và tổng mặt bằng nhà máy. Sinh viên thực hiện: Lê Quốc Cường Hướng dẫn: ThS. Trần Thế Truyền 1 Thiết kế nhà máy chế biến rau quả với hai sản phẩm: ĐỒ HỘP NƯỚC CHANH TỰ NHIÊN và BỘT CHUỐI CHƯƠNG 1: LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT Trước khi bắt tay vào thiết kế một công trình nào đó, trước hết cần tìm hiểu toàn diện những vấn đề có liên quan đến công trình đó. Địa điểm được chọn để xây dựng nhà máy phải đáp ứng các yêu cầu như: - Gần nguồn cung cấp nguyên liệu. - Khả năng hợp tác hóa với các nhà máy khác về mặt kinh tế kỹ thuật, liên hợp hóa. - Nguồn cung cấp nhiên liệu, nước, điện, hơi đầy đủ. - Hệ thống giao thông vận tải thuận tiện. - Có khả năng cung cấp nguồn nhân lực cho nhà máy. - Thuận lợi cho thoát nước. 1.1. Đặc điểm thiên nhiên Khu công nghiệp Long Hậu thuộc xã Long Hậu, huyện Cần Giuộc, tỉnh Long An [23] có diện tích hơn 425 ha với cơ sở hạ tầng hoàn thiện gồm có: khu chế biến thực phẩm, khu vật liệu xây dựng (không tiếp nhận ngành xi-măng, luyện đúc gang thép), khu Logistic, khu công nghiệp phụ trợ, trung tâm điều hành dịch vụ, công trình hành chính và dịch vụ. Đây là khu vực có vị trí địa lý chiến lược quan trọng của tỉnh Long An với: - Phía Bắc giáp TP. Hồ Chí Minh theo trục đường Bắc – Nam. - Phía Đông giáp cảng SPTC, cảng Sài Gòn – Hiệp Phước. - Nằm cách khu cảng Hiệp Phước 3 km với nhiều cảng lớn nhỏ khác nhau. - Cách sân bay quốc tế Tân Sơn Nhất 25 km. - Cách sân bay quốc tế Long Thành (dự kiến hoàn thành vào năm 2020) 35 km. Khu công nghiệp Long Hậu nằm gần các huyện Đức Huệ (tỉnh Long An), huyện Trảng Bàng (tỉnh Tây Ninh) và một số huyện thuộc các tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu, Đồng Nai đều là các khu vực có diện tích trồng chuối với sản lượng lớn. Mặt khác, huyện Cần Giuộc cũng cách huyện Thạnh Hóa, Bến Lức khoảng 30 – 40 km, đây là những nơi cung cấp trái chanh nguyên liệu cho nhà máy hoạt động. Về mặt thị trường, nhà máy ra đời sẽ đáp ứng cho nhu cầu tiêu thụ sản phẩm đồ hộp nước chanh tự nhiên và bột chuối của dân cư trong các thành phố lớn như TP. Hồ Chí Minh cũng như các huyện lân cận thuộc khu vực miền Tây Nam Bộ. Khu vực này có đồng bằng phù sa, thấp dần từ Tây sang Đông, mức nước dưới mặt đất: cách mặt đất 200 m, mức nứt gãy bề mặt ổn định. Mùa mưa (tháng 12 đến tháng 4 năm sau) hướng gió chủ đạo là hướng Tây Nam với tần suất khoảng 40%, nguyên nhân gây mưa chủ yếu do gió theo hướng từ biển vào Sinh viên thực hiện: Lê Quốc Cường Hướng dẫn: ThS. Trần Thế Truyền 2 Thiết kế nhà máy chế biến rau quả với hai sản phẩm: ĐỒ HỘP NƯỚC CHANH TỰ NHIÊN và BỘT CHUỐI mang theo nhiều hơi nước còn mùa khô (tháng 5 đến tháng 12) có hướng gió Đông Nam là chính dao động với tần suất 60 – 70%. Đặc trưng khí hậu của khu vực này cũng tương đối thuận lợi do nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa, cận xích đạo, nhiệt độ cao đều trong năm, có hai mùa mưa nắng rõ ràng với nhiệt độ bình quân năm đạt 27,5 °C, độ ẩm không khí trung bình hàng năm là 80 – 90%, thời gian chiếu sáng bình quân ngày từ 6,8 – 7,5 giờ/ngày. Hình 1.1. Vị trí địa lý khu công nghiệp Long Hậu [23] 1.2. Vùng nguyên liệu Tỉnh Long An có quỹ đất cho hoạt động nông lâm ngư nghiệp chiếm trên 370 ngàn ha, với nguồn lao động nông thôn dồi dào và giàu kinh nghiệm là cơ sở thúc đẩy tiến trình sản xuất nông nghiệp luôn phát triển ổn định và hiệu quả trong suốt thời gian dài. Về vấn đề trồng trọt tại địa phương, tỉnh Long An có các vùng trồng chanh tập trung ở 2 huyện Bến Lức và Đức Huệ với diện tích trồng hơn 4200 ha, bên cạnh đó với chiến lược sản xuất trái chanh tươi phát triển bền vững, tỉnh Long An đang thực hiện đề án quy hoạch vùng trồng 10.000 ha cây chanh theo hướng ứng dụng công nghệ cao, đủ tiêu chuẩn đáp ứng yêu cầu của các thị trường xuất khẩu khó tính [24]. Về nguyên liệu chuối, trang trại Huy Long An tại tỉnh Long An có khoảng 180 ha chuối với chất lượng đã được kiểm chứng khi đã xuất khẩu vào được cả thị trường nổi tiếng khó tính như Nhật Bản nhờ đã đầu tư quy trình sản xuất chuối VietGAP, sạch, đủ tiêu chuẩn từ khâu đầu tiên cho đến khâu cuối cùng. Hơn nữa, khu công nghiệp Long Hậu chỉ cách tỉnh Đồng Nai chỉ vài chục km, là khu vực đang có diện tích trồng chuối ước tính lên đến 7000 ha đó sẽ là cơ sở đảm bảo cho nguồn nguyên liệu ổn định có thể cung cấp cho nhà máy trong tương lai. 1.3. Nguồn cung cấp điện, nước Điện được lấy từ trạm hạ thế EVN 110/22KV – 37 MWA (nằm bên trong khu công nghiệp Long Hậu), điện áp nguồn: 22 KV với tần số: 50 Hz cùng với đó nhà máy sẽ đầu Sinh viên thực hiện: Lê Quốc Cường Hướng dẫn: ThS. Trần Thế Truyền 3 Thiết kế nhà máy chế biến rau quả với hai sản phẩm: ĐỒ HỘP NƯỚC CHANH TỰ NHIÊN và BỘT CHUỐI tư thêm máy phát điện dự phòng nhằm đảm bảo cho quá trình sản xuất liên tục trong trường hợp nguồn cung cấp điện tại khu vực gặp sự cố. Nước có từ 2 nguồn: nhà máy nước ngầm Long Hậu, công suất 10.000 m3/ngày đêm và hệ thống cấp nước TP. Hồ Chí Minh, công suất 15.000 m3/ngày đêm. Chất lượng nước theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCXD 33:2006). 1.4. Giao thông vận tải Từ khu công nghiệp này việc kết nối đi TP. Hồ Chí Minh sẽ theo trục đường Nguyễn Hữu Thọ (Bắc – Nam) với quy mô 10 làn xe, qua miền Đông sẽ qua cầu Phú Mỹ, đường cao tốc Long Thành – Dầu Giây, đường cao tốc Bến Lức – Long Thành hay đi miền Tây qua đường cao tốc Sài Gòn – Trung Lương, đây đều là các tuyến đường giao thông trọng điểm liên vùng sẽ giúp cho việc vận chuyển lưu thông hàng hóa, nguyên liệu nhanh chóng đảm bảo sự hoạt động ổn định của nhà máy. Cùng với đó, hệ thống giao thông đường thủy cũng thuận lợi vì tiếp giáp với hệ thống cảng biển nước sâu Container Trung Tâm Sài Gòn (SPCT), cảng Sài Gòn – Hiệp Phước, cảng Tân Cảng – Hiệp Phước có thể cung ứng sản phẩm cho các thị trường xuất khẩu trong tương lai. 1.5. Vấn đề xử lý nước thải Ở khu công nghiệp có nhà máy xử lý nước thải tập trung với diện tích 10.000 m2 có nhiệm vụ xử lý nước thải đã được làm sạch sơ bộ từ các cơ sở sản xuất hoạt động trong khu công nghiệp Long Hậu. Tổng công suất xử lý của nhà máy là 5000 m3/ngày, và được xây dựng làm hai giai đoạn: giai đoạn 1 có công suất thiết kế 2000 m3/ngày và giai đoạn 2 đang trong quá trình hoàn thiện. Việc tận dụng được cơ sở vật chất có sẵn trong khu công nghiệp sẽ giúp cắt giảm về vấn đề tài chính liên quan chi phí vận chuyển nước thải sau khi chúng được xử lý cục bộ tại nhà máy. 1.6. Hệ thống thông tin liên lạc, bưu chính viễn thông Hợp tác với công ty điện thoại Đông Thành phố Hồ Chí Minh (đầu số 08), được cung cấp những dịch vụ về công nghệ viễn thông hiện đại nhất như: Lisealine, ADSL, cáp quang, ... hệ thống số điện thoại theo đầu số của TP. Hồ Chí Minh, với hai giải pháp truyền cho cáp hữu tuyến đồng và cáp quang, đảm bảo cho thông tin liên lạc luôn được thông suốt, giảm thiểu chi phí gọi liên tỉnh đến thành phố. 1.7. Thoát nước Nguồn tiếp nhận nước thoát từ các nhà máy là rạch Bùng Binh chảy ra sông Kinh, sông này được dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt do đó nước thải sinh hoạt và công nghiệp không được xử lý cùng với nước mưa xả vào nguồn nước sẽ làm cho nguồn nước bị nhiễm bẩn. Vì những tác động tiêu cực như trên nên nước thải cần phải có biện pháp xử lý nước thải sơ bộ tại nhà máy trước khi xả thải ra sông Kinh. Sinh viên thực hiện: Lê Quốc Cường Hướng dẫn: ThS. Trần Thế Truyền 4 Thiết kế nhà máy chế biến rau quả với hai sản phẩm: ĐỒ HỘP NƯỚC CHANH TỰ NHIÊN và BỘT CHUỐI Bên cạnh đó, ban quản lý khu công nghiệp cũng lập hệ thống giám sát với các trạm quan trắc tự động nước thải tập trung của các khu vực bên trong để liên tục theo dõi tình hình hoạt động xả thải, báo cáo đánh giá tác động môi trường của các doanh nghiệp. 1.8. Cung cấp nhân công Với vị trí địa lý nằm gần các trung tâm kinh tế lớn nhất trong cả nước như TP. Hồ Chí Minh, TP. Thủ Dầu Một (Bình Dương), TP. Biên Hòa (Đồng Nai), những khu vực tập trung nguồn lao động có chất lượng cao, có trình độ chuyên môn cao từ khắp cả nước sẽ là một thuận lợi cho vấn đề cung cấp nguồn nhân lực cho nhà máy. Khu công nghiệp Long Hậu cũng phát triển nhiều dịch vụ trọng tâm như hỗ trợ tuyển dụng và đào tạo nguồn nhân lực, tư vấn pháp lý, môi trường, chăm sóc sức khỏe cho lao động trong khu vực. Đồng thời chính quyền địa phương cũng đầu tư xây dựng hoàn thiện khu lưu trú dành cho các công nhân và chuyên gia – còn được gọi là “Chung cư Long Hậu xanh” – tọa lạc ngay trong khu công nghiệp. Việc có sẵn nhà ở cho công nhân làm việc tại các nhà máy sẽ giúp giảm bớt phần đầu tư xây dựng khu nhà cho công nhân, đảm bảo nguồn lao động ổn định tại khu vực cho doanh nghiệp [24]. 1.9. Liên hợp hóa Nhà máy ra đời tại khu công nghiệp này cũng có thể tận dụng mối liên kết hợp tác với các nhà cung ứng bao bì cho sản phẩm như công ty TNHH Bao bì nhựa Vĩnh Phát chuyên sản xuất bao bì nhựa, Công ty TNHH Phạm Trần sản xuất gia công bao bì giấy, Công ty CP Thủy tinh Hưng Phú sản xuất bao bì thủy tinh. Đây sẽ là một ưu điểm lớn cho vấn đề hoạt động trong thời gian sắp tới của nhà máy nhờ việc tiết kiệm được các chi phí vận chuyển bao bì so với nguồn cung ứng từ các khu vực cách xa nhà máy. Có những doanh nghiệp chế biến thực phẩm khác đạt nhiều thành công và vận hành ổn định như Nippoham, GN Foods, Rrfarn Green Farm, Nitta Gelatin, SASCO sẽ giúp nhà máy tăng cường hợp tác hóa về mặt kinh tế kỹ thuật, công nghệ hiện đại. ❖ Kết luận: Qua quá trình tìm hiểu về chiến lược phát triển kinh tế nông nghiệp vững mạnh trong những năm tới của nhà nước, về xu hướng phát triển chung của công nghiệp hiện đại áp dụng vào ngành trồng trọt đồng thời trên cơ sở phân tích các dữ liệu thực tế: nguyên liệu, nguồi lao động, khí hậu, vị trí địa lý, cơ sở hạ tầng trong vùng, đặc biệt liên quan đến sự chuyển dịch cơ cấu lao động, từ lao động lĩnh vực nông nghiệp ở nông thôn chuyển sang làm việc trong lĩnh vực công nghiệp và dịch vụ, … em quyết định xây dựng “Nhà máy chế biến rau quả với hai mặt hàng đồ hộp nước chanh tự nhiên - năng suất 2,4 tấn sản phẩm/ca và bột chuối - năng suất 60 tấn nguyên liệu/ngày” tại khu công nghiệp Long Hậu thuộc tỉnh Long An. Sinh viên thực hiện: Lê Quốc Cường Hướng dẫn: ThS. Trần Thế Truyền 5 Thiết kế nhà máy chế biến rau quả với hai sản phẩm: ĐỒ HỘP NƯỚC CHANH TỰ NHIÊN và BỘT CHUỐI CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN 2.1. Nguyên liệu chính 2.1.1. Chanh 2.1.1.1. Giới thiệu sơ lược về nguyên liệu chanh (Citrus limonia) Chanh ta là loài cây bụi, thuộc họ cam quýt (Rutaceae) có nguồn gốc từ khu vực nhiệt đới và cận nhiệt đới ở Đông Nam châu Á, cây cao khoảng 5 mét với nhiều gai mọc ở thân, cành với lá có màu xanh tươi. Quả chanh có hình cầu hoặc cầu thuôn dài, chiều dài 4 – 30 cm, đường kính quả khoảng 4 – 20 cm, quả mọng nước và khi chín sẽ có màu vàng nhạt. Khi bóc lớp vỏ cùi bên trong quả sẽ có lớp vỏ mỏng, dai, màu trắng bao quanh các múi chứa nhiều tép mọng nước. Ở Việt Nam cây thường được trồng để lấy quả dùng để ăn tươi hay vắt, ép thu dịch quả còn lá thì thường được lấy để làm gia vị và thuốc. 2.1.1.2. Thu hoạch và bảo quản chanh Ở miền Bắc thường có 2 vụ chính để thu hoạch chanh là vụ xuân và vụ thu, thời điểm thu hoạch khoảng 4 tháng từ khi ra hoa là tốt nhất, quả chanh khi đó có vỏ căng, bóng, quả có màu xanh hơi ngả vàng, phần vỏ nơi cuống quả hơi phồng lên, vỏ quả dễ tách khỏi thịt quả. Theo nhiều nghiên cứu về kỹ thuật trồng trọt chỉ ra rằng khi thu hoạch quả sớm thì quả thường bị chua do hàm lượng đường trong quả còn thấp, nhưng nếu để quả lâu trên cây thì sẽ không đảm bảo thời gian vận chuyển, làm quả có hiện tượng khô xốp, quả kém phẩm chất, đồng thời ảnh hưởng không tốt đến vụ sau. Theo một số kinh nghiệm từ người trồng chanh thì nên thu hoạch chanh vào buổi sáng sớm, nắng vẫn chưa gắt, đặc biệt không nên thu quả sau cơn mưa hoặc có sương mù vì như vậy làm quả dễ bị ẩm khi tồn trữ. Trái chanh khi hái về thường được bảo quản trong các kho lạnh để kéo dài thời hạn sử dụng, hiện nay cũng có các phương pháp mới hơn đã được ứng dụng bên bạnh các phương pháp thông thường như dùng màng bao có chitosan - sản phẩm deaxetyl hóa của chitin (dẫn xuất của polysaccarit có nhiều trong vỏ các loài động vật giáp xác) và các dẫn xuất của nó sau đó bao bằng túi PE có đục lỗ. Với các nồng độ dung dịch chitosan 1%, 1,5%, 2% tương ứng với CT1, CT2, CT3 sẽ có những sự biến đổi khác nhau về một số yếu tố trong một thời gian bảo quản nhất định (Hình P.1, phụ lục). [12, trang 359 – 368] 2.1.1.3. Phân loại chanh Theo độ dày của vỏ chanh thì có 2 loại chính: Sinh viên thực hiện: Lê Quốc Cường Hướng dẫn: ThS. Trần Thế Truyền 6 Thiết kế nhà máy chế biến rau quả với hai sản phẩm: ĐỒ HỘP NƯỚC CHANH TỰ NHIÊN và BỘT CHUỐI ➢ Chanh vỏ dày: Chúng được trồng nhiều ở các nước có khí hậu đặc trưng cận nhiệt đới, quả có hình bầu dục và có màu vàng tươi khi chín. ➢ Chanh vỏ mỏng: Đây là loại chanh được trồng phổ biến ở nước ta, quả tròn có màu xanh và có vị chua, thơm hơn so với các loại chanh vỏ dày. Theo màu sắc tép bên trong quả có thể chia tạm làm 2 nhóm [8, trang 55-56]: ➢ Citrus aurantifolia: Cây có tán dày đặc, có gai, lá hình elip. Quả đa số có dạng hình cầu với vỏ mỏng, bóng và láng. Tép với kích thước nhỏ với nhiều hạt, có màu xanh nhạt, chứa nhiều nước, mùi vị rất chua và thơm. Nhóm này có 2 giống phổ biến là chanh chùm (chanh giấy) được trồng phổ biến ở Vĩnh Long, Bến Tre, Tiền Giang và chanh lá xoắn ở Bến Tre. ➢ Citrus spp.: Nhóm này với giống chanh phổ biến là chanh tàu, chanh tàu ít gai, tán dày đặc, trái hình cầu với kích thước lớn, vỏ trái màu xanh đậm và hơi sần hơn chanh chùm. Giống chanh này có tép màu vàng nhạt, to, chứa hơn 45% nước, dễ ép cho nhiều nước và được trồng chủ yếu ở Cần Thơ, Tiền Giang, Đồng Tháp. Bên cạnh các giống kể trên, Việt Nam cũng đã nhập khẩu từ Mỹ một giống chanh không hạt (gọi là Persian lime), đặc điểm của cây là không có gai, sinh trưởng tốt trong điều kiện ở nước ta, hoa ra thành chùm, cánh hoa màu trắng, dạng trái hơi dày và có núm ở đáy trái, đặc biệt quả cho nước nhiều hơn mặc dù có vị chua và thơm kém hơn so với các giống chanh trên, thu hoạch được từ 130 kg – 140 kg/cây/năm. 2.1.1.4. Thành phần hóa học Thành phần hóa học trong chanh: [8, trang 56] Vỏ quả: Chiếm 13 – 24% trọng lượng của quả, chứa pectin, pectat Ca (26,2%), hợp chất flavonoid (0,55 – 0,75%) gồm hesperidin, naringin, neohesperidin, diosmin. Vỏ quả có vị đắng, cay, mùi thơm, tính ấm. Lớp vỏ ngoài quả chanh chứa tinh dầu và pectin, thành phần của tinh dầu gồm citral (4 – 6%), D-limonen, camphen, terpinen, linalol, linalyl acetat, đặc biệt limonen dưới tác dụng của nhiệt sẽ gây ra mùi khó chịu nếu lẫn trong dịch ép. Còn lớp cùi trắng bên trong quả lại chứa nhiều naringin, đây là hợp chất gây ra vị đắng. Phần thịt quả chứa 84,3% nước, 5 – 7% acid, 3,8% pectin (trong vỏ quả là 7%), 1,3% tinh dầu, 2,6% đường, 93mg% vitamin C (trong khi ở vỏ là 140mg%), 0,06mg% B1, 0,04% B2, 0,75mg% PP, flavonit và riboflavin. Dịch chanh: chiếm 23 – 55% khối lượng quả, chứa acid citric (6,56 – 7,84%), đường toàn phần (0,26 – 4,13%), protein, dầu béo, muối khoáng, vitamin B1, vitamin C. Sinh viên thực hiện: Lê Quốc Cường Hướng dẫn: ThS. Trần Thế Truyền 7