Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT

TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT

Tải bản đầy đủ - 0trang

Thiết kế nhà máy sản xuất cồn tuyệt đối từ nguyên liệu

sắn lát khô năng suất 5 tấn/ngày



17. Bảng 4.1. Bảng hao hụt và tổn thất qua các công đoạn

18. S



21.

24.

27.

30.

33.

36.

39.

42.

45.

48.

51.

54.

57.

60.

63.

66.

69.

72.



T

T

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1

0

1

1

1

2

1

3

1

4

1

5

1

6

1

7

1

8



19. Cơng đoạn



Làm sạch

Nghiền

Nấu sơ bộ

Phun dịch hóa

Nấu chín

Tách hơi

Làm nguội

Đường hóa

Làm nguội

Nhân giống cấp

1

52. Nhân giống cấp

2

22.

25.

28.

31.

34.

37.

40.

43.

46.

49.



20. Hao hụt và



tổn thất (%)

23. 1

26. 2

29. 1

32. 1

35. 2

38. 0,5

41. 0,5

44. 2

47. 0,5

50. 1

53. 1



55. Lên men



56. 2



58. Chưng cất



59. 1



61. Tách aldehyde

64. Tinh chế



62. 0,5

65. 1



67. Làm sạch

70. Chưng cất đẳng



phí

73. Ngưng tụ, làm

nguội



68. 0,5

71. 1

74. 0,5



75.

76. Bảng 4.2. Đợ ẩm và hàm lượng tinh bột trong nguyên liệu

77. Nguyê



78. Đ



81. Sắn

n liệu



82. ộ

13



79. Chất



khơ phi

83.bột

14%

tinh



85. 4.3.2. Tính toán cân bằng vật%

chất



80. Tin

84.h73



%



86. 4.3.2.1. Công đoạn làm sạch

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Mỹ Phương



Hướng dẫn: KS.Bùi Viết Cường

41



Thiết kế nhà máy sản xuất cồn tuyệt đối từ nguyên liệu

sắn lát khô năng suất 5 tấn/ngày



87. Khối lượng nguyên liệu đem vào làm sạch trong một ngày: X (kg)

88. Lượng nguyên liệu thu được sau công đoạn làm sạch:



m1 =

89.



X × (100 − 1)

= 0,99 × X

100



(kg)



90. Khối lượng chất khơ có trong ngun liệu sau làm sạch:



91.



mCK(1) =



m1 × 87

100



=



0,99 × X × 87

100



= 0,861



×X



(kg)



Khối lượng tinh bột có trong nguyên liệu sau làm sạch:



92.



93.



mtb(1) =



0,99 × X × 73

= 0,723 × X

100



m1 × 73

100

=



(kg)



Khối lượng nước có trong nguyên liệu sau làm sạch:



94.



mH 2 O (1) =

95.



m1 × 13 0,99 × X × 13

=

= 0,129 × X

100

100



(kg)



96. 4.3.2.2. Công đoạn nghiền

97. Khối lượng nguyên liệu thu được sau khi nghiền:

m2 =



98.



m1 × (100 − 2) 0,99 × X × 98

=

= 0,970 × X

100

100



(kg)



Khối lượng chất khơ có trong nguyên liệu sau khi nghiền:



99.



mCK ( 2 ) =

100.

101.



103.



m 2 × 73 0,970 × X × 73

=

= 0,708 × X

100

100



(kg)



Khối lượng nước có trong nguyên liệu sau khi nghiền:

mH 2 O ( 2 ) =



104.



(kg)



Khối lượng tinh bột có trong nguyên liệu sau khi nghiền:

mTB ( 2 ) =



102.



m2 × 87 0,970 × X × 87

=

= 0,844 × X

100

100



m2 × 13 0,970 × X × 13

=

= 0,126 × X

100

100



(kg)



105. 4.3.2.4. Công đoạn nấu sơ bộ

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Mỹ Phương



Hướng dẫn: KS.Bùi Viết Cường

42



Thiết kế nhà máy sản xuất cồn tuyệt đối từ nguyên liệu

sắn lát khô năng suất 5 tấn/ngày



106.



Gọi A là lượng nước cần bổ sung và lượng hơi ngưng tụ tại công đoạn nấu



sơ bộ để sau khi nấu chín nồng độ chất khơ đạt 18%.

107.



Lượng enzyme bổ sung trong quá trình nấu và đường hóa bằng 1‰ so với



lượng tinh bột có trong nguyên liệu:

mE =

108.



mTB ( 2)

1000



=



0,708 × X

= 7,08 × 10−4 × X

1000



(kg)



Trong quá trình nấu bổ sung thêm lượng enzyme bằng 30% so với



109.



tổng lượng enzyme bổ sung trong quá trình nấu và đường hóa:

mE3 =

110.

111.



30

30

× mE =

× 7,08 × 10 − 4 × X = 2,13 × 10 − 4 × X

100

100



(kg)



Do lượng enzyme bổ sung vào quá trình nấu có khối lượng nhỏ hơn



so với khối lượng chất khơ của nguyên liệu nên có thể bỏ qua.

112.



Khối lượng dịch cháo sau khi nấu sơ bộ:

m3 = (m2 + A) ×



113.

114.



(100 − 1)

99

= (0,970 × X + A) ×

= 0,960 × X + 0,99 × A

100

100



Khối lượng chất khơ có trong dịch cháo của nồi nấu sơ bộ:

mCK ( 3) =



mCK ( 2 ) × (100 − 1)

100



115.

116.



=



0,844 × X × 99

= 0,836 × X

100



(kg)



Khối lượng tinh bột có trong dịch cháo của nồi nấu sơ bộ:

mTB ( 3) =



mTB ( 2 ) × (100 − 1)



117.

118.



(kg)



100



=



0,708 × X × 99

= 0,701 × X

100



(kg)



Khối lượng nước có trong dịch cháo của nồi nấu sơ bộ:

mH 2 O ( 3) = (mH 2 O ( 2) + A) ×



119.



(100 − 1)

99

= (0,126 × X + A) ×

100

100 = 0,125 × X + 0,99 × A



(kg)

120. 4.3.2.5. Cơng đoạn phun dịch hóa

121.



Khối lượng của dịch cháo thu được sau khi phun dịch hóa:



Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Mỹ Phương



Hướng dẫn: KS.Bùi Viết Cường

43



Thiết kế nhà máy sản xuất cồn tuyệt đối từ nguyên liệu

sắn lát khô năng suất 5 tấn/ngày



m4 = m3 ×

122.



(100 − 1)

99

= (0,960 × X + 0,99 × A) ×

= 0,950 × X + 0,980 × A

100

100



(kg)

123.



Khối lượng chất khơ có trong dịch cháo sau khi phun dịch hóa:

mCK ( 4 ) =



mCK ( 3) × (100 − 1)

100



124.

125.



(kg)



Khối lượng tinh bột có trong dịch cháo sau khi phun dịch hóa:

mTB ( 4 ) =



mTB ( 3) × (100 − 1)

100



126.

127.



0,836 × X × 99

= 0,828 × X

100



=



=



0,701 × X × 99

= 0,694 × X

100



(kg)



Khối lượng nước có trong dịch cháo sau khi phun dịch hóa:

mH 2 O ( 4 ) = mH 2 O ( 3) ×



128.



(100 − 1)

99

= (0,125 × X + 0,99 × A) ×

100

100 = 0,124 × X + 0,980 × A



(kg)

129. 4.3.2.6. Cơng đoạn nấu chín

130.



Sau cơng đoạn nấu chín nồng độ chất khô đạt được là 18% nên:

C 00 =



mCK

mCK 5

=

mdd mCK 5 + mH 2O (5)



(*)



131.

132.



Trong đó:



133.



Khối lượng chất khơ trong dịch cháo sau khi nấu chín là:

mCK ( 5) =



mCK ( 4 ) × (100 − 2)

100



134.

135.



=



0,828 × X × 98

= 0,811 × X

100



(kg)



Khối lượng nước có trong dịch cháo sau nấu chín (



m H 2O ( 5 )



) chính là



lượng nước trong dịch cháo sau khi phun dịch hóa và lượng hơi ngưng tụ trong q

trình nấu chín (



mH 2 O ( nt )



).

Cứ 1 kg nguyên liệu chưa hòa



136.

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Mỹ Phương



Hướng dẫn: KS.Bùi Viết Cường

44



Thiết kế nhà máy sản xuất cồn tuyệt đối từ nguyên liệu

sắn lát khô năng suất 5 tấn/ngày



nước đưa vào nấu chín cần cung cấp 2 kg hơi và lượng nước ngưng tụ sau khi nấu

chín bằng 50% lượng hơi cấp vào.

Vậy khối lượng nước ngưng sau khi nấu :



137.



m H 2O ( nt ) =

138.



50

× 2 × m 2 = 0,970 × X

100



m H 2O ( 5) = ( m H 2O ( 4 ) + m H 2O ( nt ) ) ×



(kg)



(100 − 2)

(100 − 2)

= (0,124 × X + 0,980 × A + 0,970 × X ) ×

100

100



= 1,072 × X + 0,960 × A



(kg)



139.



Vậy theo (*):



140.



C% =



mCK 5

mCK

0,811 × X

18

=

=

=

mdd

mCK 5 + m H 2O (5) 0,811 × X + 1,094 × X + 0,980 × A 100



⇒ A = 2,654 × X



(kg)



141.



Khối lượng dịch cháo sau khi



142.



nấu chín là:

m5 = (m4 + mH 2 O ( nt ) ) ×

143.



= (0,950 × X + 0,980 × A + 0,970 × X ) ×



(100 − 2)

100



98

100



144.



= (0,950 × X + 0,980 × 2,654 × X + 0,970 × X ) ×

145.



98

= 4,431× X

100



(kg)



Khối lượng nước trong dịch cháo sau khi nấu chín là:

m H 2O ( 5) = 1,072 × X + 0,960 × A



146.

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Mỹ Phương



Hướng dẫn: KS.Bùi Viết Cường

45



Thiết kế nhà máy sản xuất cồn tuyệt đối từ nguyên liệu

sắn lát khô năng suất 5 tấn/ngày



= 1,072 × X + 0,960 × 2,654 × X = 3,620 × X



(kg)

147.



Khối lượng tinh bột có trong dịch cháo sau nấu chín là:

mTB ( 5) = mTB ( 4 ) ×



148.



98

= 0,694 × X × 0,98 = 0,680 × X

100



(kg)



149. 4.3.2.7. Cơng đoạn tách hơi

150.



Lượng hơi cấp cho q trình nấu chín bằng hai lần so với lượng nguyên liệu



đã nghiền trong dịch cháo.

151.



Lượng hơi tách ra trong công đoạn tách hơi chính là lượng hơi chưa hoặc



khơng ngưng tụ trong q trình nấu chín (chiếm 50% so với lượng hơi cung cấp cho

q trình nấu chín)

mH =

152.

153.



m

× 100 50

50

0,828 × X × 100

× 2 × CK ( 4 )

=

× 2×

= 0,952 × X

100

87

100

87



Khối lượng dịch cháo sau khi tách hơi:

m 6 = m5 ×



154.

155.



(100 − 0,5)

99,5

= 4,431× X ×

= 4,409 × X

100

100



mCK ( 5) × (100 − 0,5)

100



156.



=



0,811 × X × 99,5

= 0,807 × X

100



(kg)



Khối lượng tinh bột có trong dịch cháo sau khi tách hơi:

mTB ( 6 ) =



mTB ( 5) × (100 − 0,5)



158.

159.



(kg)



Khối lượng chất khơ có trong dịch cháo sau khi tách hơi:

mCK ( 6) =



157.



(kg)



100



=



0,680 × X × 99,5

= 0,677 × X

100



(kg)



Khối lượng nước có trong dịch cháo sau khi tách hơi:

m H 2O ( 6 ) = m H 2O ( 5 ) ×



160.



(100 − 0,5)

99,5

= 3,620 × X ×

= 3,602 × X

100

100



(kg)



161. 4.3.2.8. Công đoạn làm nguội sau tách hơi

162.



Khối lượng dịch cháo sau khi làm nguội:



Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Mỹ Phương



Hướng dẫn: KS.Bùi Viết Cường

46



Thiết kế nhà máy sản xuất cồn tuyệt đối từ nguyên liệu

sắn lát khô năng suất 5 tấn/ngày



m7 = m 6 ×

163.



(100 − 0,5)

99,5

= 4,409 × X ×

= 4,387 × X

100

100



(kg)



Khối lượng chất khơ có trong dịch cháo sau khi làm nguội:



164.



mCK 7 =

165.



mCK 6 × (100 − 0,5) 0,807 × X × 99,5

=

= 0,803 × X

100

100



(kg)



Khối lượng tinh bột có trong dịch cháo sau làm nguội:



166.



mTB ( 7 ) =



mTB ( 6 ) × (100 − 0,5)



167.



100



=



0,677 × X × 99,5

= 0,674 × X

100



(kg)



Khối lượng nước có trong tinh bột sau làm nguội:



168.



m H 2 O ( 7 ) = m H 2O ( 6 ) ×

169.



(100 − 0,5)

99,5

= 3,602 × X ×

= 3,584 × X

100

100



(kg)



170. 4.3.2.9. Cơng đoạn đường hóa

171.



Trong q trình đường hóa bổ sung một lượng enzyme, lượng enzyme này



bằng 70% so với tổng lượng enzyme bổ sung quá trình nấu và đường hóa.

mE (8) =

172.

173.

174.



70

70

× mE =

× 7,08 × 10− 4 × X = 4,956 × X × 10− 4

100

100



(kg)



Lượng chất sát trùng:

Na2SiF6 bổ sung trong q trình đường hố, lấy 0,25% so với khối lượng



dịch trước khi đường hoá:

m st =

175.



0,25 × m7 0,25 × 4,387 × X

=

= 0,011 × X

100

100



(kg)



176.



Lượng axit bổ sung khi đường hóa:



177.



Lượng axit H2SO4 300Be cần bổ sung trong q trình đường hóa (sử dụng



cho 100 lít cồn 100%V) là 1,5÷2 kg.

178.



Theo lý thuyết 100 kg tinh bột sản xuất được 72 lít cồn 100%V. Nên 100kg



tinh bột cần bổ sung 1,08kg H2SO4 300Be.



Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Mỹ Phương



Hướng dẫn: KS.Bùi Viết Cường

47



Thiết kế nhà máy sản xuất cồn tuyệt đối từ nguyên liệu

sắn lát khô năng suất 5 tấn/ngày



maxit =



mTB ( 7 ) × 1,08

100



179.



=



0,674 × X × 1,08

= 7,279 × 10 −3 × X

100



(kg)



180.



Gọi Y là lượng nước bổ sung trong q trình đường hóa:



181.



Khối lượng dịch đường sau đường hóa.(do lượng enzyme bổ sung vào quá



nhỏ so với hàm lượng chất khơ nên có thể bỏ qua)

m 8 = (m 7 + m st + m axit + Y) ×

182.



100 − 2

100



= (4,387× X + 0,011× X + 7,279 × 10−3 × X + Y) × 0,98 = 4,317 × X + 0,98 × Y

183.



(



kg)

184.



Lượng tinh bột chuyển hóa thành đường với hiệu suất 98% và hao hụt 2%



là.

185.



Có:



162n



186.

187.



(C6H10O5)n + nH2O → nC6H12O6

18n



Khối lượng chất khơ có trong dịch đường sau đường hóa:

mCK 8 = (mCK ( 7 ) +



mTB ( 7 ) × 18n



188.



= (0,803 × X +

189.



mĐ ( 8 ) =

190.

191.



180n



162n



98

98



100 100



(kg)



0,674 × X × 18n 98

98

×



= 0,859 × X

162n

100 100



mTB ( 7 ) × 180 × 98 × 98

162 × 100 × 100



×



=



0,674 × X × 180 × 98 × 98

= 0,719 × X

162 × 100 × 100



(kg)



Khối lượng nước có trong dịch đường sau khi đường hóa:

m H 2O ( 8 ) = ( m H 2O ( 7 ) −



192.



= (3,584 × X −

193.



mTB ( 7 ) × 18n

162n



×



98

(100 − 2)

+Y)×

100

100



0,674 × X × 18n 98

(100 − 2)

×

+Y)×

162n

100

100



Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Mỹ Phương



Hướng dẫn: KS.Bùi Viết Cường

48



Thiết kế nhà máy sản xuất cồn tuyệt đối từ nguyên liệu

sắn lát khô năng suất 5 tấn/ngày



= 3,440× X + 0,98 × Y



(kg)

194. 4.3.2.10. Cơng đoạn làm ng̣i sau đường hóa

195.



Khối lượng dịch đường sau làm nguội là:

m9 = m8 ×



196.

197.



(100 − 0,5)

99,5

= (4,317 × X + 0,98 × Y ) ×

100

100 = 4,295 × X + 0,975 × Y



Khối lượng đường sau làm nguội:

mĐ ( 9 ) = mĐ ( 8 ) ×



198.

199.



(100 − 0,5)

= 0,719 × X × 0,995 = 0,715 × X

100



(kg)



Khối lượng chất khơ có trong dịch đường sau khi làm nguội:

mCK ( 9 ) =



mCK (8) × (100 − 0,5)



200.

201.



(kg)



100



=



0,859 × X × 99,5

= 0,855 × X

100



(kg)



Lượng nước có trong trong dịch đường sau làm nguội:

mH 2 O ( 9 ) = m H O ( 8 ) ×

2



202.



(100 − 0,5)

99,5

= (3,440× X + 0,98 × Y ) ×

100

100 = 3,423 × X + 0,975 × Y



(kg)



Nồng độ chất khơ của dịch



203.



đường đem nhân giống là 16% nên ta có:

C% =



mct

mCK 9

0,855 × X

16

=

=

=

mdd mCK 9 + mH 2 O (9) 0,855 × X + 3,423 × X + 0,975 × Y 100



204.



⇒ Y = 1,093 × X



205.



(kg)

Lượng nước còn lại trong dịch



206.



đường sau khi làm nguội:

mH 2 O ( 9 ) = 3,423 × X + 0,975 × Y = 3,423× X + 0,975 × 1,093 × X = 4,489 × X

207.



(kg



)

Khối lượng của dịch đường sau



208.



làm nguội:

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Mỹ Phương



Hướng dẫn: KS.Bùi Viết Cường

49



Thiết kế nhà máy sản xuất cồn tuyệt đối từ nguyên liệu

sắn lát khơ năng śt 5 tấn/ngày



m9 = 4,295 × X + 0,975 × Y = 4,295 × X + 0,975 × 1,093 × X = 5,361× X

209.



(kg)



210. 4.3.2.11. Cơng đoạn lên men

211.



Xem lượng chất khơ khơng đường có khối lượng thấp hơn rất nhiều so với



lượng đường sau đường hóa. Nên nồng độ chất khơ của dịch đường đem đi nhân giống là

16% nên ρdịch đường 16% = ρđường16%.

ρĐ16% = 1,0626 ( kg/lít) [7, tr 64]



Thể tích dịch đường:



212.



=



VDịch đường



213.



m9 5,361× X

=

= 5,045 × X

ρĐ

1,0626



(lít)



Dịch đường sau khi ra khỏi thiết bị làm nguội: 10% đem đi nhân giống nấm



214.



men giống, 90% còn lại đưa vào thùng lên men. Quá trình nhân giống nấm men

gồm quá trình nhân giống cấp 1 và q trình nhân giống cấp 2.

Thể tích dịch đường đem đi lên men:



215.



216.



×

VDịch đường lên men= VDịch đường 90%



=



5,045 × X × 90

= 4,541× X

100



(lít)



Thể tích dịch đường đem đi nhân giống ( lấy 10% dịch đường) :



217.



218.



×

Vnấm men= VDịch đường 10%



=



5,045 × X × 10

= 0,505 × X

100



(lít)



a. Nhân giống cấp 1



Thể tích dịch nấm men sau nhân giống cấp 1:



219.



=



Vnhângiống 1



220.



V Nâmmen × (100 − 1) 0,505 × X × 99

=

= 0,50 × X

100

100



(lít)



b. Nhân giống cấp 2

221.



Thể tích dịch nấm men sau nhân giống cấp 2:

=



222.

223.



Vnhângiống 2



VNhângiơng1 × (100 − 1)

100



=



0,5 × X × 99

= 0,495 × X

100



(lít)



Thể tích dịch đường trước lên men:



Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Mỹ Phương



Hướng dẫn: KS.Bùi Viết Cường

50



Thiết kế nhà máy sản xuất cồn tuyệt đối từ nguyên liệu

sắn lát khô năng suất 5 tấn/ngày



224.



Vthể dịch đường lên men= VDịch đường + Vnhân giống 2 = 4,541×X+0,495×X = 5,036×X (lít)



225.



Xem như trong q trình nhân giống nấm men sử dụng tồn bộ lượng



đường có trong dịch đường đem đi nhân giống. Nên nồng độ chất khô của dịch

đường đưa đi lên men là 16%.

Nồng độ dịch đường khi đem đi lên men là:



226.



=



C % × 90 16% × 90

=

= 14,4%

100

100



227.



C% dịch lên men



228.



ρĐ14,4%=1,05588(kg/lít) ) [7, tr 64]

Khối lượng của dịch trước lên men là:



229.



m10 = ρ Đ ×

230.



1,05588× 5,036 × X = 5,317 × X



Vthể dịch đường lên men=



(kg)



231.



Khối lượng đường có trong dịch lên men:

mĐ (10) =

232.



mĐ ( 9) × 14,4

16



=



0,715 × X × 14,4

= 0,644 × X

16



(kg)



233.



Dựa vào phương trình lên men:

C 6 H 12O6

234.



2



CO2



2 C2H5OH +



(1)

180,2



235.

236.







Cứ



92,1



88



180 kg đường glucoza tạo thành 92,1 kg cồn khan [5, tr 205-206], nên

mĐ ( 9 ) = 0,715 × X



lượng cồn etylic thu được tạo ra từ



(kg) đường với hiệu suất lên



men là 98%, hao hụt 2% là:

237.



Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Mỹ Phương



Hướng dẫn: KS.Bùi Viết Cường

51



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×