Chương 4
MÁY VÀ THIẾT BỊ
CHUẨN BỊ NGUYÊN LIỆU

Trong quy trình sản xuất các chất hoạt hoá sinh học có nhiều công đoạn phụ trợ.
Việc lựa chọn đúng đắn các thiết bị phụ trợ có ảnh hưởng nhiều đến hiệu suất sản xuất.
Sản xuất sinh học hiện đại chứa một lượng đáng kể các thiết bị phụ trợ với những mục
đích khác nhau. Các dạng thiết bị phụ trợ như: nồi phản ứng - nồi trộn các cấu tử môi
trường dinh dưỡng, thùng bảo quản sản phẩm lỏng, thùng chứa để thu nhận và bảo quản
ngắn hạn các sản phẩm lỏng, bộ định lượng môi trường lỏng, các bơm để đẩy dung
dịch, bộ nạp liệu các môi trường rời và lỏng, các máng để rửa thiết bị bằng cơ học, thổi
khí, các máy nén...
4.1. THIẾT BỊ CHỨA BẢO QUẢN MÔI TRƯỜNG LỎNG
4.1.1. Kiến thức chung
Một phần đáng kể nguyên liệu và vật liệu phụ được đưa vào nhà máy cần phải bảo
quản một thời gian dài hay ngắn hạn trong các bể chứa ở trong kho. Tuỳ theo mức độ
cần thiết có thể chuyển một cách liên tục hay gián đoạn vào thùng chứa trong các phân
xưởng. Một số nhà máy sản xuất ra các dạng sản phẩm lỏng được bảo quản trong các
thùng chứa ở trong kho trước khi đưa đến người tiêu dùng.
Có một số phương án hướng dẫn để chọn bể chứa nhằm bảo quản nguyên liệu, vật
liệu phụ và các sản phẩm hàng hoá cũng như tính toán thể tích của bể:
1- Đối với mỗi loại môi trường, phụ thuộc vào tính chất của chúng có thể thiết lập
nhiều bể riêng biệt, còn đối với môi trường độc hại thì phải có bể an toàn phụ trợ.
2- Khi chuyển môi trường vào kho hay ra khỏi kho theo chu kỳ cho phép thiết lập
hai bể cho mỗi môi trường.
3- Nếu hai bể có sức chứa lớn thì việc sản xuất bể không có hiệu quả và không có
khả năng thực hiện về kỹ thuật thì số bể có thể chọn lớn hơn 2.
Trong trường hợp bể có sức chứa lớn phải thiết lập các bộ phận theo dõi vệ sinh

trong đó: t
1
- thời gian dỡ nguyên liệu, vật liệu phụ (chỉ khảo sát một ngày), ngày;
t
2
- thời gian vận chuyển từ nơi giao hàng đến nơi sử dụng, ngày;
t
3
- thời gian giao nhận, ngày;
t
4
- thời gian chuẩn bị nguyên liệu và vật liệu phụ để sản xuất, ngày.
Thời gian vận chuyển:

330
2
L
t =

trong đó: L - khoảng đường sắt từ nơi dỡ hàng đến nơi giao nhận, km;
330 - tốc độ tàu hoả, km/ngày.
Dự trữ cực đại trong kho: Z
max
= Z
ng
+ Z
bh
Thể tích toàn bộ các bể để bảo quản một trong những dạng nguyên vật liệu hay
thành phẩm:


có đề cập đến các tính chất của môi trường, nhiệt độ cao nhất của không khí bên ngoài,
tải trọng gió.
Trên hình 4.1 mô tả bể chứa rỉ đường có thể tích 5000 m
3
. Phần hình trụ của vỏ có
kết cấu tấm với 8 đai được hàn lại thành 8 mối. Tâm bể có trụ đỡ bằng ống thép với các
cánh trên và cánh dưới. Cánh trên tựa vào mái, cánh dưới tựa vào đáy bể. Mái chắn có
góc nghiêng
05,0=
α
(1 : 20) từ tâm đến biên bể; Đáy được hàn lại bằng những tấm

65
riêng biệt và có góc nghiêng α= 0,02 (1:50) từ tâm đến biên bể. Ở vùng tháo rỉ ra khỏi
bể có bộ phận đun nóng kiểu ống dùng để đun nóng cục bộ rỉ đường đến 40
0
C.
Để nguyên liệu được đồng nhất trong bể cần trang bị các ống rót và bố trí chúng ở
những mức khác nhau làm thành hệ đồng hoá. Nhờ bơm tuần hoàn mà rỉ đường được
đẩy từ đầu nối cửa bên dưới vào hệ thống đồng hoá.


rượu, thể tích của các bể để bảo quản
rượu thường được tính cho hai tuần sản
xuất liên tục.
Thể tích riêng biệt của các bể có
thể thiết kế theo tiêu chuẩn 100, 250,
500, 2000 và 3000 m
3
. Bể hình 4.2 là
khối kín bằng thép dạng đứng, có kết
cấu hàn với nắp hình nón, đáy phẳng.
Rượu etylic có nhiệt độ bay hơi + 9
0
C
Hình 4.2. Bể để bảo quản rượu etylic:
1- Phòng thu bọt; 2- Van điều khiển tự động;
3- Thiết bị tưới; 4- Van an toàn bằng thuỷ
lực; 5- Cái chắn lửa; 6- Dụng cụ để đo mức
rượu; 7- Ống để thoát liệu; 8 - Cửa van thuỷ
lực; 9- Máng dẫn nước

Rượu
Rượu

66
thuộc chất lỏng dễ bay hơi và dễ cháy. Hàm lượng rượu cho phép trong không khí
không vượt quá 10 ÷12 g/m
3
. Với mục đích tiêu hao tối thiểu lượng rượu và bảo quản
an toàn, bể cần phải trang bị các dụng cụ đặc biệt (nhiệt kế, van bảo hiểm, van không
khí, báo hiệu mức, tháo cặn, quá áp, và các cửa quan sát). Tháo nguyên liệu lỏng bằng


Hình 4.3: Sơ đồ kho chứa axit sunfuric:
Không khí nén
Nơi tiêu thụ

67
1- Bể; 2,3- Nút áp lực; 4- Dung lượng áp lực; 5- Ống xifông;
6- Đường ống dẫn; 7- Van; 8- Bình chứa; 9- Bơm; 10- Ống rót
Để bảo quản đa số các axit vô cơ và hữu cơ, các dung dịch muối và các chất từ
ngô thì nên dùng các thùng làm bằng thép cacbon. Khi bảo quản các axit clohydric,
phosphoric, axetic, ... bề mặt bên trong bể được phủ lớp bảo vệ bằng các vật liệu
keramit chịu axit, caosu, epoxit và các chất phủ chịu axit khác. Để bảo quản muối và
các môi trường khác không phá huỷ thép, bền axit thường các bể làm thành hai lớp, với
lớp cơ bản thường sử dụng thép cacbon CT3 và CT10, còn đối với bể mạ kim loại
thường dùng thép chống ăn mòn có độ mạ cao.
Trong các xí nghiệp thường sử dụng rộng rãi dung dịch amoniac (nước amoniac)
có hàm lượng NH
3
từ 20 ÷ 27% vì nó là nguồn chứa nitơ và cấu tử trung hoà. Dung dịch
amoniax đậm đặc thuộc loại dễ cháy và khí chứa 27% NH
3
thì nhiệt độ bốc cháy không
nhỏ 2
0

Kích thước hạt vật liệu, mm
Cấp nghiền
Trước khi nghiền d
t
Sau khi nghiền d
S
Nghiền thô (sơ bộ)
Nghiền trung bình
Nghiền nhỏ
1000 ÷ 200
250 ÷ 25
250 ÷ 40
40 ÷ 10

68
Nghiền mịn
Nghiền keo
50 ÷ 25
25 ÷ 3
0,2 ÷ 0,1
10 ÷ 1
1 ÷ 0,4
0,001
Tỷ số kích thước các hạt trước và sau khi nghiền được gọi là mức nghiền:

S
t
d
d
i =


trong đó: 2826 - hằng số;
K
n
= 0,2 ÷ 0,7- hệ số nạp liệu tính đến độ nạp gỗ không đồng đều vào mâm
cặp của máy;
d - đường kính trung bình của súc gỗ đem nghiền, m;
l - Chiều dài của phôi gỗ được cắt, m,
n - số vòng quay của đĩa,vòng/phút,
Z - số dao trên đĩa.
Công suất của động cơ điện (kW) để dẫn động máy băm:
η
n
6
1042
PdnDK
,N ⋅⋅=
−69
trong đó: P - lực cắt (đối với máy băm bằng đĩa lấy 90 N/mm);
d - đường kính trung bình của gỗ đem băm, mm;
D - đường kính cắt, mm;
η
- hiệu suất của máy.

b
Gỗ vụn


Phun dăm
2,8
4
4,667
200
450
25÷45
2,10
Trên
2,8
4
3,667
180
450
25÷45
-
Trên
2,44
10
5,93
500
500
100
2,692
Trên
2,14
10
6,1
260
300

3
/h
Khối lượng, tấn
Phun dăm
12
11,25
55
180
20
4,318
Dưới
5
4,6 ÷5,5
110÷130
450
45÷55
-
Trên
10
5,8
400
500
100
-
Trên và dưới
10
6
450
550
140

P
τ
ω
=

trong đó: P - lực va đập cần thiết để phá huỷ ban đầu các mảnh vụn, N;
τ
- thời gian va đập :
τ
=1⋅10
−5
s;
m - khối lượng các mảnh vụn cho vào máy nghiền, kg.
Trong thực tế tốc độ góc thường lấy lớn hơn khoảng 1,5 đến 2 lần so với tốc độ
tính toán vì có tính đến qúa trình nghiền tiếp theo sau khi nghiền ban đầu (nghiền thô).
Năng suất Q của máy nghiền có thể xác định với độ chính xác cao theo công thức:

()
13600
22
−
=
i
LnKD
Q

71