Tài liệu Thiết kế nhà máy sữa từ nguyên liệu hạt đậu nành gồm hai dây chuyền sản xuất sữa đậu nành có đường với năng suất 4 nghìn tấn nguyên liệu năm và đậu phụ với năng suất 6 nghìn tấn nguyên liệu năm

Thiết kế nhà máy sản xuất sản phẩm từ đậu nành gồm hai dây chuyền sữa đậu nành có đường và đậu phụ. ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA HÓA THIẾT KẾ NHÀ MÁY SỮA TỪ NGUYÊN LIỆU HẠT ĐẬU NÀNH GỒM HAI DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT: - SỮA ĐẬU NÀNH CÓ ĐƯỜNG VỚI NĂNG SUẤT 4 NGHÌN TẤN NGUYÊN LIỆU/NĂM - ĐẬU PHỤ VỚI NĂNG SUẤT 6 NGHÌN TẤN NGUYÊN LIỆU/NĂM Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Thảo Yến Số thẻ SV: 107140113 Lớp: 14H2A Đà Nẵng – Năm 2019 SVTH: Nguyễn Thị Thảo Yến GVH D: TS. Mạc Thị Hà Thanh i Thiết kế nhà máy sản xuất sản phẩm từ đậu nành gồm hai dây chuyền sữa đậu nành có đường và đậu phụ. TÓM TẮT Tên đề tài: “Thiết kế nhà máy sữa từ nguyên liệu hạt đậu nành gồm hai dây chuyền sản xuất: - Sữa đậu nành có đường với năng suất 4 nghìn tấn nguyên liệu/năm; - Đậu phụ với năng suất 6 nghìn tấn nguyên liệu/năm.” Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Thảo Yến Số thẻ SV: 107140113 Lớp: 14H2A Đồ án bao gồm một bản thuyết minh và năm bản vẽ. Trong đó: Phần thuyết minh bao gồm các phần: Lập luận kinh tế kỹ thuật về đặc điểm thiên nhiên, vùng nguyên liệu, việc hợp tác hóa giữa các nhà máy,...tìm hiểu các tính chất của nguyên liệu và sản phẩm. Từ đó đưa ra nguyên nhân chọn và thuyết minh quy trình công nghệ. Dựa vào năng suất để tính cân bằng vật chất, từ đó chọn thiết bị phù hợp với năng suất của dây chuyền. Tính toán nhân công lao động, tổ chức nhà máy, lượng nhiệt, hơi nước để đáp ứng cho hoạt động của nhà máy. Cuối cùng là đưa ra các phương pháp kiểm tra chất lượng, vệ sinh công nghiệp và chế độ an toàn lao động. Bản vẽ gồm có năm bản được thể hiện trên cỡ giấy A0 bao gồm: Bản vẽ quy trình sơ đồ công nghệ: Thể hiện đầy đủ rõ ràng nhất các công đoạn trong phân xưởng sản xuất chính. Bản vẽ mặt bằng phân xưởng chính: Thể hiện được cách bố trí, khoảng cách giữa các thiết bị trong nhà máy. Bản vẽ mặt cắt phân xưởng sản xuất chính: Thể hiện được hình dạng của các thiết bị trong phân xưởng theo mặt cắt đứng, kết cấu tường, kết cấu mái nhà và kết cấu móng. Bản vẽ đường ống hơi nước: Giúp cụ thể hóa cách bố trí các đường ống trong phân xưởng, bao gồm đường ống dẫn hơi, nước ngưng, nước thải. Bản vẽ tổng mặt bằng nhà máy: Thể hiện được cách bố trí và xếp đặt phân xưởng sản xuất và công trình phụ trong nhà máy. SVTH: Nguyễn Thị Thảo Yến GVH D: TS. Mạc Thị Hà Thanh ii Thiết kế nhà máy sản xuất sản phẩm từ đậu nành gồm hai dây chuyền sữa đậu nành có đường và đậu phụ. ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA HÓA CỘNG HÒA XÃ HÔI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Nguyễn Thị Thảo Yến Lớp: 14H2A Khoa: Hóa Số thẻ sinh viên: 107140113 Ngành: Công nghệ thực phẩm 1. Tên đề tài đồ án: Thiết kế nhà máy sữa từ nguyên liệu hạt đậu nành gồm hai dây chuyền sản xuất: - Sữa đậu nành có đường với năng suất 4 nghìn tấn nguyên liệu/năm; - Đậu phụ với năng suất 6 nghìn tấn nguyên liệu/năm. 2. Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện 3. Các số liệu và dữ liệu ban đầu: - Nguyên liệu: hạt đậu nành có hàm lượng chất khô 92%. - Sản phẩm: + Sữa đậu nành: Hàm lượng chất khô 13.2%, đường 3.0%. + Đậu phụ : Tổng hàm lượng chất khô 20%. 4. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán: Mở đầu Chương 1: Lập luận kinh tế - kỹ thuật Chương 2: Tổng quan về nguyên liệu và sản phẩm Chương 3: Chọn và thuyết minh quy trình công nghệ Chương 4: Tính cân bằng vật chất Chương 5: Tính và chọn thiết bị Chương 6: Tính nhiệt – hơi – nước Chương 7: Tính tổ chức và xây dựng nhà máy Chương 8: Kiểm tra sản xuất và đánh giá sản phẩm Chương 9: An toàn lao động và vệ sinh nhà máy Kết luận Tài liệu tham khảo 5. Các bản vẽ, đồ thị (ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ): Bản vẽ số 1: Sơ đồ dây chuyền công nghệ (A0) Bản vẽ số 2: Mặt bằng phân xưởng sản xuất chính (A0) Bản vẽ số 3: Mặt cắt phân xưởng sản xuất chính (A0) Bản vẽ số 4: Bản vẽ đường ống hơi và nước (A0) SVTH: Nguyễn Thị Thảo Yến GVH D: TS. Mạc Thị Hà Thanh iii Thiết kế nhà máy sản xuất sản phẩm từ đậu nành gồm hai dây chuyền sữa đậu nành có đường và đậu phụ. Bản vẽ số 5: Tổng mặt bằng nhà máy 6. Họ tên nguời huớng dẫn: TS. Mạc Thị Hà Thanh 7. Ngày giao nhiệm vụ đồ án: / 8. Ngày hoàn thành đồ án: / (A0) /2019 /2019 Đà Nẵng, ngày tháng năm 2019 Trưởng Bộ môn Người hướng dẫn PGS. TS. Đặng Minh Nhật TS. Mạc Thị Hà Thanh SVTH: Nguyễn Thị Thảo Yến GVH D: TS. Mạc Thị Hà Thanh iv Thiết kế nhà máy sản xuất sản phẩm từ đậu nành gồm hai dây chuyền sữa đậu nành có đường và đậu phụ. LỜI NÓI ĐẦU Thời gian học tập tại trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng là khoảng thời gian đối với tôi nó không dài cũng không phải là ngắn nhưng đủ để tôi trau dồi thêm kiến thức và những kĩ năng khác chuẩn bị cho hành trình tương lai đến. Tại ngôi trường quen thuộc này, không chỉ là có thêm kiến thức mới mà còn gặp gỡ được nhiều bạn bè, học hỏi được nhiều kinh nghiệm từ các thầy cô luôn tràn đầy nhiệt huyết. Những năm tháng sinh viên còn giúp tôi có nền tảng vững vàng về những điều cần thiết để tìm một công việc hợp lí với mình. Ngoài ra, trường còn tạo cơ hội cho chúng tôi đi thực tập tại các nhà máy để hiểu hơn những bài học trên lớp, các thầy cô còn giúp đỡ các bạn có hoàn cảnh khó khăn có điều kiện hơn để thực hiện ước mơ trong quãng thời gian học đại học. Thật sự để lại cho chúng tôi rất nhiều cảm xúc, ấn tượng đẹp cùng những kỉ niệm, khoảng khắc quý giá mà không thể nào có lần thứ hai. Tôi xin chân thành cám ơn toàn thể các thầy cô trong Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng nói chung và các thầy cô giáo trong Khoa Hóa nói riêng đã dạy dỗ và truyền đạt cho tôi rất nhiều kiến thức bổ ích và những bài học kinh nghiệm quý báu; các thầy cô đã nhiệt tình giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi được hoàn thành khóa học tại trường. Đặc biệt, tôi xin gửi lời cám ơn chân thành nhất đến cô Mạc Thị Hà Thanh đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ tôi hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình. Bên cạnh đó, tôi cũng xin gửi lời cám ơn đến các bạn cùng làm đồ án trong nhóm đồ án do cô Mạc Thị Hà Thanh hướng dẫn đã giúp đỡ, chia sẻ kiến thức trong quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp. Cuối cùng tôi xin chúc cô và các thầy cô giáo trong Trường cùng các bạn luôn dồi dào sức khỏe và thành công trong cuộc sống. Đà Nẵng, ngày tháng năm 2019 Sinh viên Nguyễn Thị Thảo Yến SVTH: Nguyễn Thị Thảo Yến GVH D: TS. Mạc Thị Hà Thanh v Thiết kế nhà máy sản xuất sản phẩm từ đậu nành gồm hai dây chuyền sữa đậu nành có đường và đậu phụ. CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là đồ án do chính tôi thực hiện. Các số liệu, các kết quả tính toán được sử dụng trung thực, nguồn trích dẫn có chú thích rõ ràng , minh bạch, có tính thừa kế phát triển từ tài liệu, tạp chí, các công trình nghiên cứu khoa học đã công bố. Tôi xin chịu trách nhiệm hoàn toàn về lời cam đoan của tôi. Bố cục trình bày bài thuyết minh, bản vẽ và các giấy tờ quy định cũng được thực hiện theo đúng quy định của nhà trường. Đà nẵng, ngày tháng năm 2019. Sinh viên thực hiện Nguyễn Thị Thảo Yến SVTH: Nguyễn Thị Thảo Yến GVH D: TS. Mạc Thị Hà Thanh vi Thiết kế nhà máy sản xuất sản phẩm từ đậu nành gồm hai dây chuyền sữa đậu nành có đường và đậu phụ. MỤC LỤC Tóm tắt Nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp Lời nói đầu .....................................................................................................................................v Cam đoan...................................................................................................................................... vi Mục lục ......................................................................................................................................... vi Danh sách các bảng biểu, hình vẽ và sơ đồ............................................................................. xi Mở đầu ............................................................................................................................................1 Chương 1: LẬP LUẬN KINH TẾ- KĨ THUẬT ..................................................................2 1.1. Đặc điểm thiên nhiên .......................................................................................................... 2 1.2. Vùng nguyên liệu ................................................................................................................. 3 1.3. Hợp tác hóa ........................................................................................................................... 3 1.4. Nguồn cung cấp điện ........................................................................................................... 3 1.5. Nguồn cung cấp hơi ............................................................................................................. 4 1.6. Nhiên liệu ............................................................................................................................... 4 1.7. Nguồn cung cấp nước ........................................................................................................ 4 1.8. Thoát nước ............................................................................................................................ 4 1.9. Giao thông vận tải ............................................................................................................... 4 1.10. Cung cấp nhân công .......................................................................................................... 5 1.11. Thị trường tiêu thụ............................................................................................................ 5 Chương 2: TỔNG QUAN ........................................................................................................6 2.1. Tổng quan về nguyên liệu .................................................................................................. 6 2.1.1. Nguyên liệu chính............................................................................................................... 6 2.1.2. Nguyên liệu phụ................................................................................................................ 13 2.2. Tổng quan về sữa đậu nành ............................................................................................ 16 2.2.1. Giới thiệu về sữa đậu nành .............................................................................................. 16 2.2.2. Chỉ tiêu chất lượng của sản phẩm sữa đậu nành........................................................... 18 2.3. Tổng quan về đậu phụ ...................................................................................................... 19 2.3.1. Giới thiệu sản phẩm đậu phụ .......................................................................................... 19 2.3.2. Các tiêu chuẩn của sản phẩm đậu phụ ........................................................................... 20 2.4. Tình hình sản xuất và tiêu thụ sản phẩm từ đậu nành ở Việt Nam và trên thế giới .... 21 2.4.1. Tình hình tiêu thụ trên thế giới ....................................................................................... 21 2.4.2. Tình hình tiêu thụ tại Việt Nam ...................................................................................... 21 Chương 3: CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ ................ 23 SVTH: Nguyễn Thị Thảo Yến GVH D: TS. Mạc Thị Hà Thanh vii Thiết kế nhà máy sản xuất sản phẩm từ đậu nành gồm hai dây chuyền sữa đậu nành có đường và đậu phụ. 3.1. Chọn phương án thiết kế.................................................................................................. 23 3.1.1. Đối với phương án thiết kế chung cho cả hai dây chuyền .......................................... 23 3.1.2. Đối với phương án thiết kế sản xuất sữa đậu nành ...................................................... 24 3.1.3. Đối với phương án thiết kế sản xuất đậu phụ ............................................................... 24 3.2. Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất sữa đậu nành có đường và đậu phụ ............ 26 3.3. Thuyết minh quy trình công nghệ.................................................................................. 26 3.3.1. Thuyết minh các công đoạn chung của hai dây chuyền .............................................. 27 3.3.2. Thuyết minh các công đoạn của dây chuyền sản xuất sữa đậu nành ................................ 30 3.3.3. Thuyết minh các công đoạn của dây chuyền sản xuất đậu phụ ........................................ 31 Chương 4: TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT ...................................................................... 33 4.1. Kế hoạch sản xuất của nhà máy ..................................................................................... 33 4.1.1. Kế hoạch nhập nguyên liệu của nhà máy ...................................................................... 33 4.1.2. Kế hoạch sản xuất của nhà máy...................................................................................... 33 4.2. Tính cân bằng vật chất ..................................................................................................... 34 4.2.1. Số liệu ban đầu.................................................................................................................. 34 4.2.2. Tính cân bằng vật chất cho dây chuyền sản xuất sữa đậu nành ................................. 34 4.2.3. Tính cân bằng vật chất cho dây chuyền sản xuất đậu phụ .......................................... 40 4.3. Tính số hộp và số thùng cho công đoạn hoàn thiện sản phẩm ................................ 45 4.3.1. Đối với sữa đậu nành ....................................................................................................... 45 4.3.2. Đối với đậu phụ ................................................................................................................ 46 4.4. Bảng tổng kết ...................................................................................................................... 46 4.4.1. Bảng tống kết cân bằng vật chất..................................................................................... 46 4.4.2. Bảng tổng kết nguyên liệu phụ và bao bì ...................................................................... 47 Chương 5: TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ ............................................................................ 48 5.1. Các thiết bị dùng trong dây chuyền sản xuất sữa đậu nành và đậu phụ của nhà máy .. 48 5.2. Cách chọn thiết bị và tính toán....................................................................................... 49 5.2.1. Cách chọn thiết bị............................................................................................................. 49 5.2.2. Tính toán thiết bị............................................................................................................... 49 5.2.3. Thiết bị chung cho cả 2 dây chuyền.............................................................................. 54 5.2.4. Thiết bị dùng cho dây chuyền sản xuất sữa đậu nành.................................................. 57 5.2.5. Thiết bị dùng cho dây chuyền sản xuất đậu phụ........................................................... 60 5.3. Bảng tổng kết thiết bị ...................................................................................................... 66 Chương 6: TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT – HƠI – NƯỚC ................................................ 67 6.1.Tính nhiệt ............................................................................................................................. 67 6.1.1. Cân bằng nhiệt cho quá trình chần đậu nành ................................................................ 67 6.1.2. Cân bằng nhiệt cho thiết bị gia nhiệt lần 1 dịch đậu nành nguyên liệu trước bài khí ... 68 SVTH: Nguyễn Thị Thảo Yến GVH D: TS. Mạc Thị Hà Thanh viii Thiết kế nhà máy sản xuất sản phẩm từ đậu nành gồm hai dây chuyền sữa đậu nành có đường và đậu phụ. 6.1.3. Cân bằng nhiệt cho thiết bị gia nhiệt khử Enzim ......................................................... 69 6.1.4. Tính cân bằng nhiệt cho thiết bị làm nguội sữa trước phối trộn................................. 70 6.1.5. Tính cân bằng nhiệt cho thiết bị tiệt trùng, làm nguội sữa đậu nành tiệt trùng ........ 71 6.1.6. Cân bằng nhiệt cho thiết bị nấu siro:.............................................................................. 73 6.1.7. Tính cân bằng nhiệt cho quá trình thanh trùng, làm nguội đậu phụ........................... 75 6.2. Tính hơi ................................................................................................................................ 75 6.2.1.Tính chi phí hơi cho thiết bị sản xuất.............................................................................. 75 6.2.2. Lượng hơi dùng cho sinh hoạt, nấu ăn........................................................................... 76 6.2.3. Chi phí hơi do mất mát .................................................................................................... 76 6.2.4. Lượng hơi tiêu tốn cho lò hơi ......................................................................................... 76 6.3. Tính nước ............................................................................................................................ 76 6.3.1. Cấp nước............................................................................................................................ 76 6.3.2. Thoát nước......................................................................................................................... 78 6.4. Tính nhiên liệu.................................................................................................................... 78 Chương 7. TÍNH XÂY DỰNG VÀ QUY HOẠCH TỔNG MẶT BẰNG ................... 80 7.1. Sơ đồ tổ chức....................................................................................................................... 80 7.1.1. Chế độ làm việc ................................................................................................................ 80 7.1.2. Tính nhân lực .................................................................................................................... 81 7.2. Tính xây dựng..................................................................................................................... 82 7.2.1. Các công trình xây dựng.................................................................................................. 82 7.2.2. Tính khu đất xây dựng nhà máy ..................................................................................... 93 Chương 8: KIỂM TRA SẢN XUẤT VÀ CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM ..................... 95 8.1. Mục đích .............................................................................................................................. 95 8.2. Nội dung chính ................................................................................................................... 95 8.2.1. Kiểm tra đầu vào............................................................................................................... 95 8.2.2. Kiểm tra các công đoạn trong quy trình sản xuất......................................................... 96 Chương 9: AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ VỆ SINH NHÀ MÁY .................................... 99 9.1. An toàn lao động ................................................................................................................ 99 9.1.1. Nguyên nhân gây ra tai nạn lao động............................................................................. 99 9.1.2. Các biện pháp hạn chế tai nạn lao động ........................................................................ 99 9.1.3. Những yêu cầu cụ thể về an toàn lao động.................................................................... 99 9.2. Vệ sinh công nghiệp.........................................................................................................101 9.2.1.Vệ sinh cá nhân công nhân .............................................................................................101 9.2.2.Vệ sinh máy móc, thiết bị...............................................................................................101 9.2.3. Vệ sinh xí nghiệp............................................................................................................102 9.2.4. Xử lý nước thải ...............................................................................................................102 SVTH: Nguyễn Thị Thảo Yến GVH D: TS. Mạc Thị Hà Thanh ix Thiết kế nhà máy sản xuất sản phẩm từ đậu nành gồm hai dây chuyền sữa đậu nành có đường và đậu phụ. KẾT LUẬN.............................................................................................................................. 103 TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................................... 103 SVTH: Nguyễn Thị Thảo Yến GVH D: TS. Mạc Thị Hà Thanh x Thiết kế nhà máy sản xuất sản phẩm từ đậu nành gồm hai dây chuyền sữa đậu nành có đường và đậu phụ. DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ VÀ SƠ ĐỒ Bảng 2.1 Thành phần dinh dưỡng trong 100g hạt đậu nành vàng .....................................7 Bảng 2.2 Thành phần các axit amin trong protein đậu nành ..............................................7 Bảng 2.3 Các chỉ tiêu về hóa lý ........................................................................................... 10 Bảng 2.4 Chỉ tiêu hóa lí của nước sử dụng trong sữa đậu nành và đậu phụ .................. 13 Bảng 2.5 Chỉ tiêu vi sinh của nước ..................................................................................... 13 Bảng 2.6 Các chỉ tiêu cảm quan của đường....................................................................... 14 Bảng 2.7 Các chỉ tiêu hóa lí của đường.............................................................................. 14 Bảng 2.8 Tiêu chuẩn cảm quan của sữa đậu nành ............................................................ 18 Bảng 2.9 Tiêu chuẩn dinh dưỡng cho sữa đậu nành ......................................................... 18 Bảng 2.10 Chỉ tiêu số vi sinh vật cho phép của sữa đậu nành......................................... 18 Bảng 2.11 Tiêu chuẩn cảm quan đậu phụ .......................................................................... 20 Bảng 2.12 Tiêu chuẩn dinh dưỡng của đậu phụ ................................................................ 20 Bảng 2.13 Tiêu chuẩn vi sinh của đậu phụ ........................................................................ 21 Bảng 4.1 Bảng sơ đồ nhập nguyên liệu hạt đậu nành trong một năm ............................ 33 Bảng 4.2 Bảng thể hiện kế hoạch sản xuất theo ca của nhà máy trong 1 năm ............. 33 Bảng 4.3 Bảng thể hiện số ngày làm việc, số ca của các tháng trong năm .................... 34 Bảng 4.4 Bảng tiêu hao các công đoạn trong sản xuất sữa đậu nành ............................. 34 Bảng 4.5 Bảng hao hụt khối lượng và ẩm qua các công đoạn trong sản xuất đậu phụ 41 Bảng 5.1 Các thiết bị dùng trong toàn bộ dây chuyền...................................................... 48 Bảng 5.2 Bảng tính toán kích thước, số lượng các thùng chứa sau mỗi thiết bị. .......... 53 Bảng 5.3 Bảng tổng kết thiết bị ........................................................................................... 66 Bảng 6.1 Tính toán nhiệt dung riêng công đoạn khử Enzim ........................................... 70 Bảng 6.2 Tính toán nhiệt dung riêng công đoạn làm nguội............................................. 71 Bảng 6.3 Tính nhiệt dung riêng của sữa công đoạn sau tiệt trùng .................................. 72 Bảng 6.4 Tính toán nhiệt dung riêng của sữa công đoạn làm nguội............................... 73 Bảng 6.5 Bảng tổng kết chi phí hơi cho các thiết bị ......................................................... 75 Bảng 6.6 Thông số kĩ thuật của lò hơi................................................................................ 76 Bảng 6.7 Lượng nước lạnh và nước nóng cần dùng cho các thiết bị sản xuất .............. 77 Bảng 6.8 Bảng tổng kết chi phí hơi, nước, nhiên liệu của nhà máy ............................... 79 Bảng 7.1 Bảng tổng kết nhân lực làm việc gián tiếp ........................................................ 81 Bảng 7.2 Bảng tổng kết nhân lực làm việc trực tiếp......................................................... 81 Bảng 7.3 Bảng tổng kết xây dựng các công trình toàn nhà máy ..................................... 92 SVTH: Nguyễn Thị Thảo Yến GVH D: TS. Mạc Thị Hà Thanh xi Thiết kế nhà máy sản xuất sản phẩm từ đậu nành gồm hai dây chuyền sữa đậu nành có đường và đậu phụ. Bảng 8.1 Chỉ tiêu hóa lý sữa đậu nành ............................................................................... 96 Bảng 8.2 Bảng tổng kết kiểm tra trong các giai đoạn của quy trình sản xuất ............... 96 Bảng 8.3 Bảng tổng kết chỉ tiêu kiểm tra chất lượng sản phẩm...................................... 98 Hình 1.1 Bản đồ tỉnh Hà Giang ..............................................................................................3 Hình 1.2 Hạt đậu nành .............................................................................................................7 Hình 1.3 Đường trắng ........................................................................................................... 14 Hình 1.4 Muối Nigarin ......................................................................................................... 16 Hình 1.5 Sữa đậu nành.......................................................................................................... 17 Hình 1.6 Đậu phụ .................................................................................................................. 19 Hình 5.1 Silo chứa..................................................................................................................49 Hình 5.2 Thùng chứa nguyên liệu........................................................................................51 Hình 5.3 Thùng chứa khi đi qua các công đoạn khác........................................................51 Hình 5.4 Thùng chứa nguyên liệu........................................................................................52 Hình 5.5 Thùng chứa Siro .....................................................................................................52 Hình 5.6 Bồn chờ rót..............................................................................................................53 Hình 5.7 Thiết bị sàng rung ..................................................................................................54 Hình 5.8 Thiết bị chần đậu nành ..........................................................................................54 Hình 5.9 Thiết bị nghiền đậu ................................................................................................55 Hình 5.10 Thiết bị trích ly decanter .....................................................................................55 Hình 5.11 Thiết bị trao đổi nhiệt bản mỏng .......................................................................56 Hình 5.12 Thiết bị gia nhiệt BR 56 UHT 15T ....................................................................56 Hình 5.13 Thiết bị bài khí ....................................................................................................56 Hình 5.14 Thiết bị trao đổi nhiệt BR 56 UHT 15T...........................................................57 Hình 5.15 Thiết bị trao đổi nhiệt bảng mỏng......................................................................57 Hình 5.16 Thiết bị phối trộn ................................................................................................58 Hình 5.17 Thiết bị đồng hóa 2 cấp.......................................................................................59 Hình 5.18 Máy rót hộp sữa đậu nành...................................................................................60 Hình 5.19 Thiết bị đông tụ ....................................................................................................60 Hình 5.20 Thiết bị ép đậu phụ ..............................................................................................61 Hình 5.21 Thiết bị làm nguội đậu phụ.................................................................................61 Hình 5.22 Thiết bị cắt đậu phụ .............................................................................................62 Hình 5.23 Thiết bị bao gói đậu phụ .....................................................................................62 Hình 5.24 Thiết bị thanh trùng, làm mát đậu phụ ..............................................................63 Hình 5.25 Băng tải hạt ...........................................................................................................63 Hình 5.26 Băng tải .................................................................................................................63 SVTH: Nguyễn Thị Thảo Yến GVH D: TS. Mạc Thị Hà Thanh xii Thiết kế nhà máy sản xuất sản phẩm từ đậu nành gồm hai dây chuyền sữa đậu nành có đường và đậu phụ. Hình 5.27 Băng tải thùng carton...........................................................................................64 Hình 5.28 Gàu tải ...................................................................................................................64 Hình 5.29 Vít tải .....................................................................................................................64 Hình 5.30 Bơm .......................................................................................................................64 Hình 5.31 Bơm thể tích .........................................................................................................65 Hình 5.32 Bàn xoay đậu phụ sau khi ép ..............................................................................65 Hình 6.1 Lò hơi.......................................................................................................................76 Hình 7.1 Sơ đồ tổ chức nhà máy ..........................................................................................80 Hình 7.2 Các công đoạn trong hệ thống xử lí nước RO. ...................................................90 SVTH: Nguyễn Thị Thảo Yến GVH D: TS. Mạc Thị Hà Thanh xiii Thiết kế nhà máy sản xuất sản phẩm từ đậu nành gồm hai dây chuyền sữa đậu nành có đường và đậu phụ. MỞ ĐẦU Song song với quá trình phát triển của xã hội hiện nay thì chất lượng cuộc sống của con người ngày càng tăng, một trong số những vấn đề được con người quan tâm hàng đầu đó chính là dinh dưỡng. Và đặc biệt những loại thực phẩm an toàn, tốt cho sức khỏe ngày càng được quan tâm và ưa chuộng. Trong đó, các sản phẩm tạo ra từ hạt đậu nành là một trong những loại thực phẩm đáng chú ý. Trong sữa đậu nành có chứa lượng chất béo khá thấp và đặc biệt không có cholesterol. Sữa đậu nành có khả năng cải thiện thành phần lipid máu, bảo vệ mạch máu, hỗ trợ giảm cân và cải thiện bệnh loãng xương…. Nhờ những công dụng này mà sữa đậu nành trở thành thức uống tốt, hỗ trợ cho người có lượng cholesterol trong máu cao hoặc những người có tiền sử gia đình mắc bệnh tim mạch vành. Do đó sữa đậu nành đặc biệt được ưa chuộng bởi những người quan tâm đến sức khỏe [1]. Mặc khác, đậu phụ từ nguyên liệu đậu nành cũng là thực phẩm phổ biến. Ngoài ra, đậu phụ cũng là một nguồn protein hoàn chỉnh nên có thể cung cấp tất cả các axit amin thiết yếu trong chế độ ăn uống. Hơn nữa, đậu phụ cũng cung cấp nhiều chất béo không bão hòa lành mạnh. Đậu phụ là thực phẩm thường hay được sử dụng trong các bữa ăn hằng ngày của gia đình chúng ta, chế biến thành những món ăn hấp dẫn, ít ngán và giả cả phải chăng, còn phù hợp nhất trong các bữa ăn chay [2]. Tại Việt Nam sữa đậu nành và đậu phụ thường được bày bán tràn lan ở các khu chợ hay trên lề đường. Chúng được sản xuất ở quy mô hộ gia đình, không được kiểm chứng về vệ sinh an toàn thực phẩm, chất lượng nguyên liệu đầu vào và chất lượng đầu ra của sản phẩm. Do đó việc cần làm là đẩy mạnh sản xuất chúng ở quy mô lớn, chuyên nghiệp đảm bảo cho ra những sản phẩm tốt, chất lượng cao nhằm phục vụ cho nhu cầu ngày càng tăng cao của người tiêu dùng. Vậy nên việc xây dựng nhà máy là điều tất yếu, không những đáp ứng nhu cầu tiêu dùng trong nước mà còn hướng đến xuất khẩu, góp phần tạo công ăn việc làm cho người dân, mang lại nguồn lợi nhuận lớn cho nhà đầu tư và phát triển kinh tế nước nhà. Vì vậy, việc thiết kế nhà máy sản xuất sản phẩm từ hạt đậu nành gồm sữa đậu nành có đường và đậu phụ là cần thiết. SVTH: Nguyễn Thị Thảo Yến GVH D: TS. Mạc Thị Hà Thanh 1 Thiết kế nhà máy sản xuất sản phẩm từ đậu nành gồm hai dây chuyền sữa đậu nành có đường và đậu phụ. Chương 1: LẬP LUẬN KINH TẾ - KĨ THUẬT Hà Giang là một tỉnh thuộc vùng Đông Bắc Việt Nam. Phía Đông giáp tỉnh Cao Bằng, phía Tây giáp tỉnh Yên Bái và Lào Cai, phía Nam giáp tỉnh Tuyên Quang, phía Bắc giáp nước Cộng hòa Nhân dân Trung Hoa. Với điều kiện tự nhiên phù hợp, cây đậu nành ở Hà Giang là loại cây trồng mũi nhọn, quan trọng trong phát triển kinh tế nông nghiệp. Hà Giang có 10 huyện và 1 thành phố, trong đó các huyện Hoàng Su Phì, Xín Mần, Yên Minh, Đồng Văn, Quản Bạ, Bắc Mê, Mèo Vạc là những huyện có diện tích trồng đậu nành rất lớn, chiếm đến 95% sản lượng của toàn tỉnh [3]. Dựa trên một số nguyên tắc như: - Việc chọn địa điểm xây dựng nhà máy phải phù hợp với quy hoạch chung và đảm bảo sự phát triển chung về kinh tế của địa phương, phải gần vùng nguyên liệu để giảm giá thành vận chuyển, giảm thất thoát hao hụt nguyên liệu, từ đó giảm giá thành sản phẩm. Đặc điểm thổ nhưỡng cũng ảnh hưởng rất lớn đến việc cung cấp nguyên liệu cho nhà máy [4]. - Nhà máy phải đặt gần nguồn cung cấp năng lượng, nước, thuận lợi về giao thông, gần trục đường chính để đảm bảo sự hoạt động bình thường và chú ý đến nguồn nhân lực địa phương [4]. Nên nhà máy sản xuất sữa đậu nành có đường và đậu phụ sẽ được đặt tại Khu công nghiệp Bình Vàng, xã Đạo Đức, Huyện Vị Xuyên, tỉnh Hà Giang. Việc chọn vị trí đặt nhà máy dựa vào các yếu tố sau [4]: 1.1. Đặc điểm thiên nhiên Hà Giang nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa. Khí hậu mát và lạnh hơn các tỉnh miền Đông Bắc, nhưng ấm hơn các tỉnh miền Tây Bắc. Đặc biệt ở đây ranh giới giữa mùa khô và mùa mưa không rõ rệt [5]. - Nhiệt độ trung bình hằng năm: 24.5 0C – 25.9 0 C. - Lượng mưa trung bình hằng năm: 2300 – 2400mm. - Độ ẩm bình quân hàng năm: 85% - Hướng gió tùy thuộc vào địa hình thung lũng. Vị Xuyên, Hà Giang là huyện thuộc vùng núi thấp, quanh thung lũng Sông Lô nên quanh năm chỉ có một hướng gió Đông Nam [5]. SVTH: Nguyễn Thị Thảo Yến GVH D: TS. Mạc Thị Hà Thanh 2 Thiết kế nhà máy sản xuất sản phẩm từ đậu nành gồm hai dây chuyền sữa đậu nành có đường và đậu phụ. Hình 1.1 Bản đồ tỉnh Hà Giang [5] 1.2. Vùng nguyên liệu Hà Giang là tỉnh ở Đông Bắc có đặc điểm thổ nhưỡng khí hậu phù hợp trồng cây đậu tương với sản lượng lớn đảm bảo cung cấp nguyên liệu tại chỗ cho nhà máy. Có thể thu mua thêm nguyên liệu từ các tỉnh có diện tích trồng đậu nành lớn như Cao Bằng, Yên Bái để đảm bảo đủ nguồn nguyên liệu ổn định, đáp ứng nhu cầu của nhà máy trong trường hợp sản lượng đậu nành không đủ, hoặc nhà máy có khả năng mở rộng sau này [6]. Cuối năm 2014, Hà Giang đứng đầu cả nước về diện tích cũng như sản lượng đậu tương, diện tích toàn tỉnh ước đạt 23.853ha, năng suất bình quân 12,64 tạ/ha, sản lượng ước đạt 30.160 tấn [6]. 1.3. Hợp tác hóa Do nhà máy nằm trong khu công nghiệp nên có thể hợp tác với các nhà máy khác về mặt kinh tế - kỹ thuật, sử dụng chung những công trình điện, nước, giao thông - vận tải,... Đồng thời, nhà máy có thể liên kết với các công ty, hợp tác với nông dân trong tỉnh để nâng cao năng suất cây trồng, từ đó sẽ có tác dụng giảm thời gian xây dựng, giảm vốn đầu tư và giá thành sản phẩm. Việc xây dựng nhà máy ở đại phương góp phần giúp bà con địa phương mở rộng diện tích trồng cây đậu nành ngắn ngày, thêm việc làm cho người lao động, đời sống được nâng cao nhờ vào cây. Tăng thêm sản lượng nguyên liệu tại chỗ cho nhà máy sản xuất. 1.4. Nguồn cung cấp điện Nguồn điện cung cấp cho nhà máy trạm biến áp 110kV và đường dây 110kV – 35kV Bình Vàng sử dụng để vận hành thiết bị, chiếu sáng trong sản xuất và dùng SVTH: Nguyễn Thị Thảo Yến GVH D: TS. Mạc Thị Hà Thanh 3 Thiết kế nhà máy sản xuất sản phẩm từ đậu nành gồm hai dây chuyền sữa đậu nành có đường và đậu phụ. trong sinh hoạt. Để đảm bảo việc hoạt động liên tục và chủ động, nhà máy phải lắp đặt thêm một máy phát điện dự phòng. 1.5. Nguồn cung cấp hơi Nhà máy đặt một lò hơi với công suất hợp lý đảm bảo cung cấp đủ lượng hơi dùng trong nhà máy với các mục đích: nấu, bài khí, tiệt trùng…Kể cả làm nóng nước sinh hoạt. Nước dùng trong lò hơi phải được lọc để đảm bảo các chỉ tiêu hoá lý cần thiết nhằm tăng tuổi thọ của lò và đảm bảo an toàn cho công nhân. Nhiên liệu dùng trong lò hơi là dầu FO. 1.6. Nhiên liệu Nhiên liệu dùng trong nhà máy là dầu F.O, xăng, nhớt,...để đốt nóng lò hơi, vận hành các thiết bị, động cơ,... 1.7. Nguồn cung cấp nước Nước là nguyên liệu chính để sản xuất sữa đậu nành nên nước dùng để sản xuất trong nhà máy phải đạt chuẩn TCVN 5502:2003 Nguồn nước chính cung cấp cho nhà máy được lấy từ khu xử lý nước chung của khu công nghiệp, đã qua hệ thống xử lí và đạt yêu cầu về độ cứng, nhiệt độ, hỗn hợp vô cơ, hữu cơ trong nước,… Ngoài ra trong nhà máy còn sử dụng nguồn nước phụ là giếng khoan đặt trong khu vực nhà máy và xử lí tại nhà máy. Nước giếng khoan cũng có chế độ xử lý nước thích hợp nhằm đạt hiệu quả kinh tế cao, đồng thời không gây hại đến sức khỏe công nhân và người tiêu dùng. 1.8. Thoát nước Để tránh những ảnh hưởng không có lợi đến sức khoẻ, điều kiện làm việc của công nhân và dân cư sống gần khu vực nhà máy, cần phải xử lý nước thải vì phần lớn nước thải của nhà máy đều chứa các chất thải có chứa dinh dưỡng là môi trường thuận lợi để vi sinh vật phát triển làm ô nhiễm môi trường. Nước thải sẽ theo hệ thống cống qua bộ phận xử lý sơ bộ của nhà máy rồi sau đó qua hệ thống xử lý nước thải của khu công nghiệp rồi thải vào hệ thống xử lý nước thải của huyện, sau đó được ra ngoài. Đây là một vấn đề quan trọng cần quan tâm vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến môi trường sống của người dân. 1.9. Giao thông vận tải Nhà máy sử dụng tuyến quốc lộ 1A làm tuyến đường vận tải chính, bên cạnh đó đường sắt cũng rất thuận lợi để vận chuyển ngoại tỉnh. Hiện nay, hầu hết các tuyến đường trong tỉnh đã được trải nhựa, bê tông hóa, do đó hệ thống giao thông trong vùng khá tốt, nên nhà máy có thể giảm được chi phí vận chuyển nguyên liệu về nhà máy cũng như vận chuyển sản phẩm và phụ phẩm đến nơi tiêu thụ. SVTH: Nguyễn Thị Thảo Yến GVH D: TS. Mạc Thị Hà Thanh 4 Thiết kế nhà máy sản xuất sản phẩm từ đậu nành gồm hai dây chuyền sữa đậu nành có đường và đậu phụ. 1.10. Cung cấp nhân công Hà Giang là tỉnh có dân số trẻ, lực lượng lao động chiếm trên 64% dân số, trong đó lực lượng thanh niên chiếm gần 30% dân số tỉnh. Đây là nguồn lực quan trọng góp phần cho phát triển kinh tế - xã hội cho nhà máy cũng như cho địa phương. Tỉnh đang tập trung đào tạo tay nghề và phát triển nguồn nhân lực làm động lực then chốt để đưa các tiến bộ kỹ thuật, đổi mới công nghệ, cải tiến phương thức quản lý,... đội ngũ lành nghề sẽ đưa nhà máy đi vào hoạt động có hiệu quả và sinh lợi nhuận cao. Vì vậy, đội ngũ công nhân của nhà máy được tuyển dụng trong tỉnh để có thể tận dụng được nguồn nhân lực tại địa phương, giảm được chi phí đầu tư nhà ở, sinh hoạt của công nhân, từ đó giảm được chi phí đầu tư xây dựng, cũng giải quyết vấn đề việc làm cho lực lượng lao động tại địa phương. 1.11. Thị trường tiêu thụ Nhu cầu tiêu thụ sữa đậu nành và các sản phẩm sữa đậu nành của Miền Bắc đang ngày càng tăng cao, số lượng người tiêu thụ sản phẩm lớn. Việc vận chuyển các sản phẩm đến các vùng ở đây vô cùng khó khăn, làm giá thành sản phẩm tăng, chất lượng sản phẩm lại không ổn định làm cho sự tiếp cận sản phẩm thấp lại. Để hạ giá thành thấp, tận dụng được nguồn nguyên liệu tại chỗ phục vụ cho nhu cầu của địa phương thì việc mở một nhà máy sản xuất sữa đậu nành ở Hà Giang, sản phẩm cung cấp cho cả miền Bắc. Kết luận: Từ những yếu tố đã nêu ở trên, ta thấy việc xây dựng nhà máy sản xuất sữa đậu nành có đường và đậu phụ từ nguyên liệu hạt đậu nành tại Khu công nghiệp Bình Vàng, xã Đạo Đức, Huyện Vị Xuyên, tỉnh Hà Giang là cần thiết và vô cùng hợp lý đối với nhu cầu cũng như nền kinh tế của địa phương. SVTH: Nguyễn Thị Thảo Yến GVH D: TS. Mạc Thị Hà Thanh 5 Thiết kế nhà máy sản xuất sản phẩm từ đậu nành gồm hai dây chuyền sữa đậu nành có đường và đậu phụ. Chương 2: TỔNG QUAN 2.1. Tổng quan về nguyên liệu 2.1.1. Nguyên liệu chính 2.1.1.1. Hạt đậu nành Đậu nành (đậu tương) hay đỗ tương có tên tiếng Anh là Soybeans. Tên khoa học là Glycine Max (L) Merr. Là loại cây họ đậu chứa nhiều đạm. Có thể chế biến đậu nành thành được nhiều món như sữa, đậu hủ, tương, chao,... [7]. Cây đậu nành có khả năng thích ứng rộng nên nó đã được trồng ở khắp năm châu lục, nhưng tập trung nhiều nhất ở châu Mỹ trên 70%, tiếp đến là châu Á. Các nước trồng đậu nành đứng hàng đầu trên thế giới về diện tích gieo trồng và sản lượng là Mỹ, Braxin, Achentina và Trung Quốc [7]. Ở Việt Nam, đậu nành được trồng tập trung ở các tỉnh đồng bằng Sông Cửu Long (An Giang, Đồng Tháp), ở miền Bắc đây là vụ đậu nành được trồng nhiều ở các tỉnh Hà Giang, Lạng Sơn, Cao Bằng… [7] Theo Tổng cục thống kê (GSO), Bộ Nông Nghiệp và phát triển nông thôn • Năm 2018, Việt Nam có trên 105 ngàn ha cây đậu nành. • Sản lượng đậu nành Việt Nam: 168 ngàn tấn/năm (2018) [8]. 2.1.1.2. Hình thái hạt đậu nành Đậu nành là cây thân cỏ một năm, hoa tập trung trên những nách lá, kiểu bào nang. Quả đậu tương là loại quả giáp. Mỗi quả có 2-3 hạt. Quả đậu nành dài 5-6 cm, hơi cong hình lưỡi liềm, phẳng, có nhiều lông mềm, màu từ xanh sáng đến xám tối. Hạt đậu nành có ba bộ phận: +Vỏ hạt chiếm 7.3% trọng lượng hạt + Phôi chiếm 2.4%. + Tử diệp chiếm 90%. Hạt hình oval, tròn dẹt hay hình bầu dục, căng bóng, trơn, nhẵn. Màu hạt thay đổi khác nhau như xanh lá cây, vàng, nâu, đen. Trong đó, h ạt màu vàng có giá trị thương phẩm cao. Khối lượng một nghìn hạt khô trung bình từ 140g-200g [9]. 2.1.1.3. Tính chất hạt đậu nành ❖ Thành phần hóa học Thành phần dinh dưỡng hạt đậu nành được thể hiện trong bảng 2.1 SVTH: Nguyễn Thị Thảo Yến GVH D: TS. Mạc Thị Hà Thanh 6 Thiết kế nhà máy sản xuất sản phẩm từ đậu nành gồm hai dây chuyền sữa đậu nành có đường và đậu phụ. Bảng 2. 1 Thành phần dinh dưỡng trong 100g hạt đậu nành vàng [10] Thành phần Tỉ lệ (%) Protein (g) Lipit (g) Gluxit (g) Tro (g) Nguyên hạt 100 45 19 31 5 Tử điệp 90.3 43 20.3 29 5 Vỏ hạt 7.3 8.8 1 86 4.3 Phôi 2.4 41 11 43 4.4 Đậu nành đứng hàng đầu về đạm nguồn gốc thực vật và không những về hàm lượng protein cao mà cả về chất lượng protein. Protein đậu nành dễ tan trong nước và chứa nhiều acid amin không thay thế như lysin, tryptophan. Trừ methionin và cystein hơi thấp còn các acid amin khác của đậu nành có thành phần giống thịt [11]. Hình 1. 2 Hạt đậu nành [12] Axit béo có trong đậu tương là linoleic 53-57%, oleic 23-29%, linoleic 3-6%, panmitic 2.5-6%, stearic 4.5-7.3%. Bảng 2. 2 Thành phần các axit amin trong protein đậu nành [12] SVTH: Nguyễn Thị Thảo Yến Loại axit amin % Isoleucine 1.1 Leucine 7.7 Lysine 5.9 Methionine 1.6 Cystein 1.3 Phenylalanine 5 Threonine 4.3 Tryptophane 1.3 Valine 5.4 Histidin 2.6 GVH D: TS. Mạc Thị Hà Thanh 7