BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
o0o
NGUYỄN THỊ TUYẾT SƯƠNG
THIẾT KẾ PHÂN XƯỞNG SẢN XUẤT CHITOSAN TỪ
ĐẦU VÀ VỎ TÔM, NĂNG SUẤT
500KG SẢN PHẨM/NGÀY
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM GVHD : TS. VŨ DUY ĐÔ
Nha Trang, tháng 6 năm 2014
i
LỜI CẢM ƠN
Trong suốt thời gian học tập và thực hiện đồ án khóa luận tốt nghiệp tại trường
Đại học Nha Trang, mặc dù gặp nhiều khó khăn, nhưng với sự dìu dắt quý báu của thầy
cô, sự ủng hộ của gia đình và bạn bè, cùng với sự nỗ lực của bản thân, tôi đã hoàn
thành xong đề tài “Thiết kế phân xưởng sản xuất chitosan từ đầu và vỏ tôm, năng
suất 500 kg sản phẩm/ngày”.
Trước hết, tôi vô cùng biết ơn ban giám hiệu trường Đại học Nha Trang, các
thầy cô trong khoa Công nghệ thực phẩm đã trang bị cho tôi những kiến thức quý báu
trong suốt thời gian học tập và rèn luyện tại trường để tôi có thể làm cơ sở thực hiện đề
tài và vững bước vào đời.
Đặc biệt, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất đến thầy TS. Vũ Duy
Đô đã tận tình hướng dẫn, tạo mọi điều kiện và động viên tôi trong suốt quá trình thực
2.1. Xác định công nghệ, tính cân bằng nguyên, vật liệu 22
2.1.1. Nguyên liệu 22
2.1.2. Quy trình công nghệ sản xuất chitosan 26
2.1.3. Cân bằng nguyên, vật liệu 31
2.2. Tính chọn máy, thiết bị 42
2.2.1. Nguyên tắc chọn máy, thiết bị 42
2.2.2. Tính chọn máy, thiết bị ở phân xưởng 44
iii
2.2.3. Tính chọn máy, thiết bị phụ 55
2.3. Bố trí nhân lực phân xưởng 57
2.3.1. Lao động trưc tiếp sản xuất 57
2.3.2. Lao động gián tiếp 61
Chương 3. QUI HOẠCH MẶT BẰNG XƯỞNG SẢN XUẤT 63
3.1. Nguyên tắc bố trí mặt bằng phân xưởng 63
3.2. Các công trình cụ thể 64
3.2.1. Phân xưởng sản xuất chính 64
3.2.2. Kho thành phẩm 70
3.2.3. Kho bảo quản nguyên liệu 72
3.2.4. Kho hóa chất 73
3.2.5. Kho bao bì 76
3.2.6. Phòng quản đốc 76
3.2.7. Phòng KCS 76
3.2.8. Phân xưởng cơ điện 77
3.2.9. Phân xưởng nồi hơi 77
3.2.10. Kho chứa dầu FO 77
3.2.11. Bể dự trữ nước 78
3.2.12. Khu xử lý dịch thải thu hồi hóa chất 78
3.2.13. Trạm xử lý nước thải 78
Chương 4. TÍNH NHU CẦU NĂNG LƯỢNG, NƯỚC, XỬ LÝ NƯỚC THẢI 81
5.3.1. Chi phí quản lý doanh nghiệp 104
5.3.2. Chi phí bán hàng 105
5.3.3. Giá thành sản phẩm 105
5.3.4. Định giá sản phẩm 105
5.4. Tính hiệu quả kinh tế 105
v
5.4.1. Tổng doanh thu 105
5.4.2. Lãi gộp 105
5.4.3. Lãi thuần 105
5.4.4. Lợi nhuận thuần 106
5.4.5. Lợi nhuận sau thuế 106
5.4.5. Thời gian thu hồi vốn 106
5.4.6. Tỷ suất lợi nhuận trên doanh thu 106
KẾT LUẬN 107
TÀI LIỆU THAM KHẢO 108 vi
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Từ viết tắt Giải thích
CDA Enzyemer chitin deadetylase
D Chiều rộng
H Chiều cao
h Giờ
L Chiều dài
QCVN Quy chuẩn Việt Nam
t
o
Bảng 4.4. Bảng tiêu hao nước cho công đoạn rửa trung tính 95
Bảng 5.1. Bảng tổng hợp giá thành các công trình xây dựng phân xưởng 99
viii
Bảng 5.2. Bảng tổng hợp giá thành các máy, thiết bị chính 100
Bảng 5.3. Chi phí nguyên, vật liệu cho phân xưởng 101
Bảng 5.4. Tiền lương của lao động gián tiếp 102 ix
DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Sơ đồ quy trình sản xuất chitosan của nhóm nghiên cứu của Nhật 7
Hình 1.2. Sơ đồ quy trình sản xuất chitosan Yamashaki và Nakamichi 8
Hình 1.3. Sơ đồ quy trình sản xuất chitosan của Trần Thị Luyến 9
Hình 2.1. Sơ đồ quy trình sản xuất 25
Hình 2.2. Sơ đồ hồi lưu dịch thải và nước thải trong quá trình sản xuất chitosan 34
Hình 2.3. Cấu tạo máy rửa băng chuyền 42
Hình 2.4. Máy rửa băng chuyền 43
Hình 2.5. Cấu tạo máy ép tách dịch 44
Hình 2.6. Máy đóng gói đứng TTM-1300KB 50
Hình 2.7. Máy dò kim loại băng tải tự động D-300 51
Hình 3.1. Sơ đồ mặt bằng khu ngâm 62
Hình 3.2. Sơ đồ mặt bằng khu xử lý nguyên liệu 63
Hình 3.3. Sơ đồ mặt bằng khu bao gói 65
Hình 3.4. Sơ đồ mặt bằng khu thay đồ, vệ sinh 66
Hình 3.5. Sơ đồ mặt bằng xưởng cơ điện 72
Hình 3.6. Sơ đồ mặt bằng phân xưởng 75
Hình 4.1. Sơ đồ quy trình xử lý nước thải 92
1
được giao nhiêm vụ : “Thiết kế phân xưởng sản xuất chitosan từ đầu và vỏ tôm,
năng suất 500 kg sản phẩm /ngày”.
Nội dung đề tài:
1) Lập luận kinh tế kỹ thuật cho thiết kế;
2) Xác định công nghệ, tính cân bằng nguyên, vật liệu, tính chọn máy, thiết bị
và lao động cho xưởng sản xuất;
3) Qui hoạch mặt bằng xưởng sản xuất;
4) Tính nhu cầu năng lượng, nước, xử lý nước thải cho xưởng sản xuất;
5) Tính kinh tế cho xưởng sản xuất.
Trong thời gian thực hiện đề tài, dù đã có nhiều cố gắng, tuy nhiên do lần đầu
tiên tiếp xúc với công việc thiết kế cùng với việc thiếu kinh nghiệm và kiến thức còn
nhiều hạn chế nên đề tài của tôi vẫn có nhiều thiếu sót. Tôi rất mong được sự đóng góp
ý kiến của quý thầy cô và các bạn để đề tài của tôi được hoàn thiện hơn.
Tôi xin chân thành cám ơn! 3
Chương 1. LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT
1.1. Tổng quan về công nghệ sản xuất chitin - chitosan
1.1.1. Quy trình công nghệ chung sản xuất chitin - chitosan [12], [13], [21]
Khác với các polymer khác, trong quá trình nấu chiết, người ta thường hòa tan
polymer ra dung dịch rồi sau đó lọc, và tách dung môi để thu hồi dưới dạng rắn. Chitin
ngược lại, khi tách chiết, người ta lại làm ngược với các polymer thực vật là lấy tất cả
các tạp chất ra khỏi vỏ giáp xác, phần còn lại sẽ là chitin. Trên thực tế có rất nhiều quy
trình sản xuất chitin - chitosan khác nhau. Tùy theo mục đích của sản phẩm mà người
ta chọn quy trình sản xuất chitosan phù hợp. Các quy trình có phương pháp sản xuất, số
công đoạn, thứ tự công đoạn, loại hóa chất và thông số xử lý khác nhau. Thế nhưng
dựa vào tính chất tồn tại của chitin - chitosan trong tự nhiên mà để tách triết chúng
thường qua các quá trình chính là khử khoáng, khử protein, tẩy màu và deacetyl hóa.
O
Ca
3
(PO
4
)
2
+ 6 HCl = 3 CaCl
2
+ 2 H
3
PO
4
Khí CO
2
sinh ra được giải phóng ra ngoài môi trường, trong quá trình thoát ra
nó làm cho nguyên liệu nổi lên. Do vậy trong quá trình ngâm phải khuấy đảo liên tục
để khí thoát ra đều và để axit tác động đều đến nguyên liệu.
Muối sinh ra hòa tan trong nước rửa nên dễ dàng được rửa trôi ở công đoạn rửa
trung tính.
4
Trong môi trường axit một phần protein bị biến tính nên nó bị tách ra khỏi liên
kết protein-astasanthin, astasanthin được tách ra ở dạng tự do dễ bị oxy hóa trong
không khí chuyển thành astacin có màu đỏ đặc trưng.
Trong quá trình khử khoáng thì nồng độ axit HCl, thời gian xử lý và tỷ lệ
nguyên liệu/dung dịch HCl có ảnh hưởng lớn đến hiệu quả khử khoáng và chất lượng
của
chitin - chitosan thành phẩm.
O
2
, NaOCl, NaHSO
3
. Thông thường H
2
O
2
và
NaOCl được sử dụng nhiều nhất.
Tuy nhiên, quá trình tẩy màu thường đi kèm với quá trình cắt mạch chitin, nên
dẫn đến chitosan có phân tử lượng thấp. Vì vậy, chế độ tẩy màu cần phải được nghiên
cứu lựa chọn phù hợp để hạn chế cắt mạch chitin. Quá trình tẩy màu cần tiến hành
nhanh, sử dụng nồng độ thích hợp cho từng loại nguyên liệu. Thông thường quá trình
tẩy màu chỉ sử dụng đối với phế liệu tôm vì hàm lượng sắc tố cao, còn đối với xương
mực thì không cần thiết phải có bước tẩy màu.
Deacetyl hóa
Deacetyl là quá trình khử nhóm acetyl (-COCH
3
) có trong cấu trúc phân tử của
chitin để chuyển chitin thành chitosan. Thông thường quá trình deacetyl được thực hiện
bằng cách ngâm chitin trong dung dịch NaOH hoặc KOH đậm đặc. Nồng độ thường sử
dụng là 40 - 50%, ở nhiệt độ 100
o
C hoặc cao hơn. Công đoạn deacetyl được thực ở
những chế độ rất đa dạng, phong phú, tùy thuộc vào nguồn chitin và yêu cầu về tính
chất của chitosan.
Người ta có thể sử dụng acid đặc để thực hiện quá trình deacetyl. Tuy nhiên,
việc xử lý bằng acid đặc thường kèm theo quá trình cắt mạch của polymer, do đó thực
hiện deacetyl trong kiềm đặc vẫn là phương pháp thường được sử dụng.
nhiên bước đầu vẫn còn gặp nhiều khó khăn.
Những năm gần đây, trước yêu cầu cấp bách về xử lý tận thu nguồn phế liệu và
những thông tin về kỹ thuật, các nhà khoa học của nước ta bắt đầu nghiên cứu hoàn
thiện quy trình sản xuất chitin - chitosan cũng như các ứng dụng của nó. Đã có nhiều
7
trường đại học, nhiều cơ quan nghiên cứu như: Trường Đại Học Tổng Hợp, Đại Học Y
Dược TP HCM, Phân Viện Khoa học Việt Nam… cùng nhiều nghiên cứu ở các cơ sở
sản xuất khác như: TP HCM, Cà Mau…
8
1.1.3. Một số quy trình sản xuất chitin – chitosan hiện nay
1.1.3.1. Quy trình sản xuất của nhóm nghiên cứu ở Nhật Bản (1996)
Nhận xét: Sản phẩm chitosan sản xuất theo quy trình này có màu sắc đẹp, hàm
lượng protein và khoáng chất còn lại trong chitin thấp, chitosan thu được có tính đa
Chitosan
Hình 1.1
.
Sơ đ
ồ quy tr
ình s
ản xuất chitosan của nhóm nghi
ên c
ứu của Nhật
iêng
Nguyên liệu
τ = 10h
S
ấy khô
t
o
= 60
o
C
τ = 10h
Ngâm trong HCl
R
ửa trung tínhHCl 1N
t
o
= phòng
τ = (1 - 2h)
Sấy khô
t
o
= 60
o
C
τ = 10h
Hình 1.2. Sơ đồ quy trình sản xuất chitosan của Yamashaki và Nakamichi
Nguyên liệu (vỏ tôm)
Ngâm trong HCl
R
ửa trung tínhS
ấy
HCl 2M
t
o
= 100
o
C
τ = 2h
Nấu trong NaOH
R
ửa trung tínhSấy
NaOH 15M
t
o
= 150
o
Nguyên liệu
Ngâm trong HCl
R
ửa trung tínhNgâm trong NaOH
Rửa trung tính
NaOH 8%
t
o
phòng
τ =
1
2h
HCl 10%
t
o
phòng
τ = 12h
11
1.2. Ý nghĩa, nhiệm vụ, yêu cầu và các điều kiện thiết kế
1.2.1. Ý nghĩa của việc thiết kế phân xưởng sản xuất chitosan
Là một trong những ngành kinh tế trọng tâm của nền kinh tế quốc dân, ngành
Thủy sản đã đóng góp một phần không nhỏ vào sự phát triển của nền kinh tế. Cùng với
nhịp độ phát triển của nền kinh tế trong và ngoài nước, ngành Thủy sản trong những
sản xuất trong nước có giá thành rẻ và chất lượng không kém hàng ngoại nhập.
- Góp phần nâng cao giá trị của mặt hàng, đẩy mạnh kim ngạch xuất khẩu, thúc
đẩy phát triển, tạo cơ sở vững chắc cho ngành công nghiệp sản xuất chitosan trong nền
kinh tế quốc dân.
- Giải quyết vấn đề phế liệu cho ngành chế biến thủy sản, nâng cao hiệu quả
kinh tế, hạn chế ô nhiễm môi trường.
- Sử dụng nguồn nhân lực tại chỗ, giải quyết nạn thất nghiệp và tăng thu nhập
cho người dân trong khu vực.
- Sự phát triển của ngành chế biến thủy cùng với công nghiệp sản xuất chitosan
tạo sự phối hợp giữa ngư nghiệp, công nghiệp khai thác, nuôi trồng và chế biến góp
phần thúc đẩy sự phát triển của toàn ngành thủy sản.
1.2.2. Nhiệm vụ thiết kế
Nhiệm vụ của bản thiết kế này là thiết kế mới phân xưởng sản xuất chitosan từ
đầu và vỏ tôm, năng suất 500 kg sản phẩm/ngày. Sản phẩm được sản xuất tại phân
xưởng đạt chất lượng cao, đáp ứng yêu cầu của thị trường trong và ngoài nước.
Sản phẩm chitosan thu được từ quy trình sản xuất của phân xưởng đạt các chỉ
tiêu sau:
- Màu sắc, trạng thái : Trắng ngà, dẻo dai
- Độ ẩm : 8,5%
- Hàm lượng tro : 0,05%
- Độ nhớt : 13,95
o
E
13
- Độ tan : 98,97%
- Độ deacetyl : 92,75%
- Nitơ tổng số : 7,8%
Bản thiết kế cần cố gắng áp dụng những cải tiến mới, những biện pháp kỹ thuật,
tự động hóa sản xuất nhằm giảm bớt lãng phí trong sản xuất mang lại hiệu quả cao,
- Không bị ảnh hưởng bởi động vật, côn trùng, vi sinh vật gây hại;
- Không bị ảnh hưởng đến an toàn thực phẩm từ các khu vực ô nhiễm bụi, hoá
chất độc hại và các nguồn gây ô nhiễm khác.
Thiết kế, bố trí nhà xưởng:
- Diện tích nhà xưởng, các khu vực phải phù hợp với năng suất sản xuất thiết kế
của cơ sở;
- Bố trí quy trình sản xuất thực phẩm theo nguyên tắc một chiều từ nguyên liệu
đầu vào cho đến sản phẩm cuối cùng;
- Các khu vực kho nguyên liệu, kho thành phẩm; khu vực sản xuất, sơ chế, chế
biến; khu vực đóng gói sản phẩm; khu vực vệ sinh; khu thay đồ bảo hộ và các khu vực
phụ trợ liên quan phải được thiết kế tách biệt. Nguyên liệu, thành phẩm thực phẩm, vật
liệu bao gói thực phẩm, phế thải phải được phân luồng riêng;
- Đườg nội bộ phải được xây dựng bảo đảm tiêu chuẩn vệ sinh; cống rãnh thoát
nước thải phải được che kín và vệ sinh khai thông thường xuyên;
- Nơi tập kết, xử lý chất thải phải ở ngoài khu vực sản xuất thực phẩm.
Kết cấu nhà xưởng:
- Nhà xưởng phải có kết cấu vững chắc, phù hợp với tính chất, quy mô và quy
trình công nghệ sản xuất thực phẩm;
Copyright: Tài liệu đại học ©