Đồ án Thiết kế Phân xưởng Sản xuất Ngô ngọt Đóng hộp - ĐH Bách Khoa Hà Nội

Đồ án thiết kế phân xưởng sản xuất ngô ngọt đóng hộp ĐH Bách Khoa, trình bày chi tiết quy trình công nghệ, cân bằng vật chất và lựa chọn thiết bị.

• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Văn Hưng
• Trường học: Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Thực Phẩm
• Đề tài: Thiết Kế Phân Xưởng Sản Xuất Ngô Ngọt Nguyên Hạt Đóng Lon Năng Suất 20 Tấn Sản Phẩm/Ca
• Loại tài liệu: Đồ Án Chuyên Ngành
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng quan về đồ án thiết kế phân xưởng sản xuất ngô ngọt đóng hộp

Đồ án thiết kế phân xưởng sản xuất ngô ngọt đóng hộp là một công trình học thuật quan trọng trong lĩnh vực công nghệ thực phẩm. Dự án này tập trung vào thiết kế một phân xưởng với năng suất 20 tấn sản phẩm/ca, sản xuất ngô ngọt nguyên hạt đóng lon cao cấp. Đây là một trong những sản phẩm chế biến thực phẩm có nhu cầu xuất khẩu lớn, đặc biệt tại các thị trường quốc tế. Thiết kế phân xưởng đòi hỏi phải xem xét toàn diện từ quy trình công nghệ, lựa chọn thiết bị, cân bằng vật chất, cho đến các yếu tố kinh tế kỹ thuật. Dự án này được hướng dẫn bởi TS. Nguyễn Văn Hưng, từ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, Viện Công nghệ Sinh học và Công nghệ Thực phẩm.

1.1. Ý nghĩa của đồ án thiết kế phân xưởng

Thiết kế phân xưởng sản xuất ngô ngọt đóng hộp mang ý nghĩa kinh tế - xã hội lớn. Việt Nam là quốc gia có tiềm năng xuất khẩu ngô đường đóng hộp lớn, với giá trị xuất khẩu tăng gấp 4 lần từ năm 2000 đến 2005. Dự án này giúp phát triển công nghệ chế biến, nâng cao hiệu quả sản xuất, tạo ra sản phẩm chất lượng cao cạnh tranh trên thị trường quốc tế, đồng thời tạo việc làm cho cộng đồng địa phương.

1.2. Công nghệ thực phẩm trong thiết kế phân xưởng

Công nghệ thực phẩm đóng vai trò then chốt trong thiết kế phân xưởng. Các yếu tố như kiểm soát chất lượng nguyên liệu, tối ưu hóa quy trình xử lý, cân bằng vật chất, và đảm bảo an toàn thực phẩm cần được tích hợp toàn bộ. Từ lựa chọn, phân loại, chặt cuống, tách vỏ, cắt tách hạt cho đến bài khí, ghép nắp, mỗi công đoạn đều ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm cuối cùng.

II. Quy trình sản xuất ngô ngọt nguyên hạt đóng hộp

Quy trình sản xuất ngô ngọt đóng hộp bao gồm nhiều công đoạn chế biến phức tạp và có tính hệ thống cao. Mỗi công đoạn được thiết kế để đảm bảo chất lượng sản phẩm, tối ưu hóa hiệu suất sản xuất, và giảm thiểu hao hụt. Từ khâu lựa chọn, phân loại nguyên liệu ban đầu, đến các công đoạn chặt cuống, tách vỏ, râu, cắt tách hạt, phân loại hạt, rửa, đãi hạt, cho đến các công đoạn hoàn thiện như nấu dịch, bài khí, ghép nắp, và dán nhãn. Các công đoạn này được thiết kế để tối ưu hóa năng suất 20 tấn sản phẩm/ca với chất lượng ổn định.

2.1. Các công đoạn chế biến chính

Công đoạn chế biến bắt đầu từ lựa chọn, phân loại ngô tươi theo kích cỡ và chất lượng. Tiếp theo là chặt cuống, tách vỏ, tách râu để loại bỏ phần không ăn được. Cắt tách hạt từ cob sử dụng máy chuyên dụng, sau đó rửa, đãi hạt để loại bỏ xơ thừa. Phân loại hạt theo kích cỡ đồng nhất, rồi được xử lý nhiệt trước khi nấu dịch nước muối. Cuối cùng là các công đoạn bài khí, ghép nắp và dán nhãn để tạo sản phẩm hoàn thiện.

2.2. Hao hụt và cân bằng vật chất trong sản xuất

Cân bằng vật chất là khâu quan trọng để theo dõi hao hụt ở mỗi công đoạn sản xuất. Thiết kế phân xưởng cần tính toán chính xác nhu cầu nguyên liệu dựa trên kế hoạch sản xuất 20 tấn/ca. Hao hụt xảy ra từ việc loại bỏ vỏ, cuống, tách hạt từ cob, và các tổn thất trong quá trình xử lý. Việc theo dõi và quản lý hao hụt giúp tối ưu hóa hiệu suất sản xuất và chi phí nguyên liệu.

III. Lựa chọn và tính toán thiết bị sản xuất

Tính chọn thiết bị là bước quan trọng trong thiết kế phân xưởng sản xuất ngô ngọt đóng hộp. Các thiết bị được lựa chọn dựa trên cơ sở lựa chọn thiết bị khoa học, đảm bảo tương ứng với công suất 20 tấn sản phẩm/ca. Các thiết bị chính bao gồm: thiết bị lựa chọn, phân loại, máy chặt cuống, tách vỏ, máy cắt tách hạt, máy rửa, đãi hạt, máy phân loại hạt, nồi nấu dịch, máy bài khí, máy ghép nắp, và máy dán nhãn. Mỗi thiết bị được tính toán công suất để đảm bảo dây chuyền sản xuất hoạt động liên tục và hiệu quả.

3.1. Cơ sở lựa chọn thiết bị sản xuất

Cơ sở lựa chọn thiết bị bao gồm các tiêu chí: công suất tương ứng với mục tiêu sản xuất 20 tấn/ca, độ tin cậy và độ bền cao, tiêu hao năng lượng thấp, dễ vệ sinh và kiểm soát chất lượng, tuân thủ tiêu chuẩn an toàn thực phẩm. Thiết bị cần được lựa chọn từ các nhà sản xuất uy tín, có khả năng cung cấp dịch vụ bảo trì, sửa chữa. Các thiết bị nên tương thích với nhau để tạo thành một dây chuyền sản xuất liền mạch.

3.2. Thiết kế dây chuyền sản xuất liên tục

Dây chuyền sản xuất được thiết kế để vận hành liên tục, tối ưu hóa thời gian sản xuất và chất lượng sản phẩm. Các thiết bị được sắp xếp theo trình tự logic của quy trình, đảm bảo luồng vật liệu trôi chảy mượt mà. Bộ điều khiển tự động có thể được tích hợp để giám sát nhiệt độ, thời gian xử lý, và các thông số chất lượng khác. Các khu vực làm việc được thiết kế để dễ dàng vệ sinh, tuân thủ tiêu chuẩn vệ sinh an toàn thực phẩm quốc tế.

IV. Lập luận kinh tế kỹ thuật của dự án

Lập luận kinh tế kỹ thuật là nền tảng để chứng minh tính khả thi và hiệu quả của đồ án thiết kế phân xưởng. Dự án phải xem xét toàn diện các yếu tố như chọn địa điểm xây dựng nhà máy hợp lý, chuẩn bị vùng nguyên liệu ổn định, xác định thị trường tiêu thụ sản phẩm, đảm bảo nguồn cung cấp điện, hơi nước, tuyển dụng nguồn nhân lực phù hợp, và xử lý tốt vấn đề môi trường. Hiện nay, nhu cầu xuất khẩu ngô đường đóng hộp rất lớn, với Việt Nam tăng giá trị xuất khẩu từ 270.930 USD lên hàng triệu USD, chứng tỏ thị trường rất tiềm năng.

4.1. Địa điểm xây dựng nhà máy và các yếu tố ảnh hưởng

Địa điểm xây dựng nhà máy được lựa chọn dựa trên các nguyên tắc: gần vùng nguyên liệu để giảm chi phí vận chuyển, thuận lợi về hệ thống giao thông vận tải (đường bộ, đường thủy), gần nguồn cung cấp điện, hơi nước, có nguồn nhân lực sẵn sàng, và dễ thực hiện xử lí môi trường. Miền Bắc Việt Nam, đặc biệt các tỉnh Hải Dương, Nam Định, Hưng Yên, có nhiều nhà máy chế biến ngô đường, là địa điểm lý tưởng.

4.2. Phân tích thị trường và viability kinh tế

Thị trường ngô đường đóng hộp có triển vọng lớn, với nhu cầu xuất khẩu hàng chục nghìn tấn/năm. Hoa Kỳ, Trung Quốc, Thái Lan là những nước xuất khẩu lớn, nhưng Việt Nam đang phát triển nhanh chóng. Giá trị xuất khẩu tăng gấp 4 lần từ 2000-2005, cho thấy tiềm năng kinh tế cao. Thu nhập từ trồng ngô đường lên tới 90 triệu đồng/vụ/ha, kết hợp với chế biến ngô ngọt đóng hộp sẽ tạo giá trị gia tăng cao hơn, làm cho dự án có khả năng sinh lợi tốt.

Trích đoạn nội dung tài liệu

TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH Thiết kế phân xƣởng sản xuất ngô ngọt nguyên hạt đóng lon năng suất 20 tấn sản phẩm/ca Ngành Kỹ thuật thực phẩm Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm Giảng viên hƣớng TS. Nguyễn Văn Hưng dẫn: Chữ ký của GVHD Bộ môn: Công nghệ thực phẩm Viện: Công nghệ Sinh học và Công nghệ Thực phẩm Hà Nội, 7/2022 1 MỤC LỤC CHƢƠNG 1. LẬP LUẬN KINH TẾ KĨ THUẬT. 5 Tình hình sản xuất và tiêu thụ ngô ngọt trên thế giới và Việt Nam: .1 Trên thế giới:.

5 Địa điểm xây dựng nhà máy.3 Vị trí địa lý .5 Hệ thống giao thông vận tải .6 Vùng nguyên liệu .7 Thị trường tiêu thụ sản phẩm dự kiến .8 Nguồn cung cấp điện, hơi nước .9 Nguồn nhân lực .10 Xử lí môi trường.11 Giá thuê đất và các khoản phí:. CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ. 11 Quy trình sản xuất ngô ngọt đóng hộp. 18 Chọn các công đoạn chế biến .4 Lựa chọn, phân loại .5 Chặt cuống, tách vỏ, râu .7 Cắt tách hạt .9 Phân loại hạt .12 Bài khí, ghép nắp.

CÂN BẰNG VẬT CHÂT. 27 Kế hoạch sản xuất. 27 Thiết kế sản phẩm. 27 Hao hụt từng công đoạn sản xuất ngô ngọt nguyên hạt đóng lon.

28 Nhu cầu nguyên liệu. TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ. 33 Cơ sở lựa chọn thiết bị. 33 Tính chọn thiết bị phân xưởng sản xuất ngô ngọt nguyên hạt đóng hộp .1 Thiết bị lựa chọn, phân loại .2 Chặt cuống, tách vỏ, râu .4 Thiết bị cắt tách hạt .5 Thiết bị rửa, đãi hạt .6 Thiết bị phân loại hạt .8 Thiết bị nấu dịch.10 Thiết bị ghép nắp .12 Thiết bị dán nhãn.

LẬP LUẬN KINH TẾ KĨ THUẬT Tình hình sản xuất và tiêu thụ ngô ngọt trên thế giới và Việt Nam: 1.1 Trên thế giới: Theo thống kê, tổng diện tích ngô đường trên toàn thế giới đạt khoảng 1 triệu ha. Mỹ là nước đứng đầu trong số nước sản xuất ngô đường vào năm 2006, diện tích 26,250ha, sản lượng đạt hơn 4 triệu tấn, năng suất bình quân 15,2 tấn bắp tươi/ha (2006) và cho thu nhập trên 600 triệu đô la Mỹ. Trong thời gian gần đây, tốc độ phát triển rất nhanh: Theo thống kê của FAO, tổng sản lượng ngô đường đóng hộp đông lạnh trên toàn thế giới vào năm 1992 đạt khoảng 7 triệu tấn, đến năm 2010 tăng lên 9 triệu tấn (FAO, 2010). Trên thế giới theo số liệu của FAO, trong tổng giá trị xuất khẩu ngô đường đông lạnh (hạt rời) vào năm 2005 (231,784 triệu đô la Mỹ), Hoa Kỳ đạt 59,452 triệu, Trung Quốc 5,823 triệu, Thái Lan 4,196 triệu, Malysia 3,67 triệu và toàn khối ASEAN đạt 24,016 triệu đô la Mỹ.2 Ở Việt Nam: Ở Việt Nam, cây ngô từ lâu đã trở thành cây lương thực quan trọng, nhưng chỉ sau những năm 2000 mới phát triển ngô đường.

Hiện nay, nhiều giống ngô đường nhập nội: Sugar 75, Hoa Trân, Arizona, Golden 93 v. đang phổ biến trong sản xuất và được bán trên thị trường với giá rất cao từ 350 -650 ngàn đ/kg hạt giống. Hiệu quả cao của việc trồng ngô đường (thu nhập 90 triệu đồng/ vụ/) đã thúc đẩy nhu cầu sản xuất trong nước tăng nhanh. Ngoài lượng bắp tươi để phục vụ tiêu dùng trong nước hàng ngày, sau 5 năm nhập ngoại, nước ta đã xuất khẩu hàng triệu USD ngô đường đóng hộp (năm 2005 giá trị xuất khẩu đạt 1.083,93 nghìn USD, tăng gấp 4 lần so với năm 2000- FAOSTAT, 11/07).

Kết quả điều tra tại Công ty xuất nhập khẩu Đồng Giao tháng 6, năm 2008 cho thấy hàng năm công ty đã sử dụng 2.800 kg hạt giống để sản xuất phục vụ đóng hộp xuất khẩu 4. Ngoài ra tại khu vực miền Bắc còn có nhiều nhà máy chế biến ngô đường ở Hải Dương, Nam Định, Hưng Yên, với nhu cầu ngô đường để xuất khẩu hàng 5 chục nghìn tấn/năm. Điều đó chứng tỏ thị trường sản xuất, chế biến, tiêu thụ ngô đường rất rộng mở. Sự trùng hợp giữa nhu cầu ngày càng tăng cùng với hiệu cao quả do sản xuất ngô đường, những năm gần đây có chiều hướng phát triển rất nhanh.

Đến nay, ước tính mỗi năm lượng giống ngô đường nhập nội khoảng 30-40 tấn (tương đương khoảng 4000 ha). Sản xuất ngô đường lai là một trong những hướng nâng cao hiệu quả diện tích đất nông nghiệp. Ví dụ: Hiệu quả của trồng ngô đường (thu nhập 90 triệu đồng/ vụ/ha- Báo điện tử Thanh Hoá) hoặc ngay trên địa bàn các huyện ngoại thành Hà Nội, giá bán ngô đường bắp tươi từ 2500- 3500 đồng/ bắp sẽ cho thu nhập 3,5 – 4,2 triệu đồng/ 1 sào bắc bộ/vụ. Việt Nam bắt đầu xuất khẩu ngô đường từ năm 2000, giá trị tăng từ 270.930 đô la (2005), tăng gấp 4 lần (Faostat 2008), chứng tỏ nhu cầu sản xuất đang có chiều hướng tăng nhanh.

Ngô đường, không chỉ là nguồn thực phẩm sạch, an toàn, giàu dinh dưỡng cho con người, còn là cây trồng mang lại lợi nhuận cao cho người sản xuất, thời gian sinh trưởng ngắn xung quanh 70 ngày/vụ. Nhờ vậy có thể chuyển đổi cơ cấu mùa vụ trên diện tích gieo trồng tới 4 vụ/năm. Ngoài ra còn thu thêm 25-30 tấn thân lá xanh/ha phục vụ chăn nuôi. Vì vậy cây ngô đường không chỉ nâng cao hiệu quả sản xuất trên đơn vị diện tích mà còn có thể kết hợp với công nghệ chế biến tạo ra sản phẩm chế biến sẵn như ngô ngọt đóng hộp đem lại giá trị lớn.

Địa điểm xây dựng nhà máy Các nguyên tắc lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy:  Gần vùng nguyên liệu và nhiên liệu.  Thuận lợi về giao thông đường thủy và đường bộ để dễ dàng vận chuyển nguyên liệu, vật liệu và sản phẩm.  Gần nguồn cung cấp nước, có hệ thống thoát nước hợp lí để không ảnh hưởng đến môi trường, sức khỏe của người dân trong vùng. 6 Từ các nguyên tắc trên kết hợp với quá trình khảo sát thị trường, em quyết định lựa chọn địa điểm thiết kế : Phân xưởng được xây dựng khu công nghiệpMỹ Thuận – huyện Vụ Bản – Nam Định.3 Vị trí địa lý  Thuộc huyện Vụ Bản nằm ở phía tây bắc tỉnh Nam Định, cách thành phố Nam Định 13 km, cách thủ đô Hà Nội 103 km và có vị trí địa lý:  Phía bắc giáp huyện Bình Lục, tỉnh Hà Nam và huyện Mỹ Lộc  Phía đông giáp thành phố Nam Định và huyện Nam Trực  Phía tây và tây nam giáp huyện Ý Yên.4 Khí hậu Khu công nghiệp nằm trong tiểu vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa chia thành 2 mùa, mùa mưa (từ tháng 5 – tháng 10) và mùa khô (từ tháng 11 – tháng 4 năm sau).

Nhiệt độ trung bình từ 22 - 24⁰C, độ ẩm trung bình 68-72%. Lượng mưa trung bình trong năm từ 1. Mùa mưa nhiều nhất từ tháng 5 đến tháng 10, mùa ít mưa từ tháng 11 đến tháng 2 năm sau. Độ ẩm tương đối trung bình: 80 – 85%.5 Hệ thống giao thông vận tải Xây dựng nhà máy gần trục đường chính để thuận lợi cho hoạt động sản xuất, kinh doanh và rút ngắn thời gian vận chuyển nguyên liệu đến nhà máy cũng như thời gian phân phối, tiêu thụ sản phẩm.

Nhìn chung, nhà máy nằmg trong khu công nghiệp Khu công nghiệp được xây dựng tại xã Hiển Khánh – huyện Vụ Bản nằm liền kề thành phố Nam Định, có hệ thống giao thông huyết mạch thủy, bộ liên hoàn, thuận tiện với 4 tuyến Quốc lộ 10, 21, 37B, 38B; tuyến đường sắt Bắc - Nam và sông Đào đi qua địa bàn. Ngoài ra, huyện còn có khu di tích lịch sử - văn hóa Phủ Dầy với Lễ hội Phủ Dầy được công nhận là lễ hội cấp quốc gia và có Di sản văn hóa phi vật thể đại diện nhân loại được UNESCO công nhận; một địa chỉ trong tour du lịch tâm linh của vùng. 7 Mặt khác, hệ thống giao thông nội bộ của khu công nghiệp được thiết kế hợp lý đảm bảo việc giao thông trong khu công nghiệp được thông suốt, đảm bảo tốt khả năng di chuyển trong khu công nghiệp. Khu công nghiệp Mỹ Thuận được định hướng là Khu công nghiệp đa ngành sử dụng công nghệ cao, dự kiến thu hút các loại hình công nghiệp như cơ khí, điện, điện tử, chế biến nông sản thực phẩm, sản xuất vật liệu xây dựng và một số ngành khác.6 Vùng nguyên liệu Hiện nay, hàng năm, diện tích sản xuất ngô của huyện Vụ Bản – Nam Định đạt khoảng 120-150ha, tập trung chủ yếu ở các xã, thị trấn: Liên Minh, Tân Khánh… với năng suất trung bình đạt khoảng 5,5 tấn/ha/vụ, sản lượng đạt hơn 825 nghìn tấn ngô hạt/năm.

Những năm gần đây, sản xuất ngô trên địa bàn huyện Vụ Bản đạt nhiều chuyển biến tích cực, năng suất, sản lượng, chất lượng nông sản ngày càng tăng, bước đầu hình thành được vùng sản xuất lớn cho hiệu quả kinh tế cao. Tuy nhiên các sản phẩm chế biến từ ngô thì chưa được ứng dụng mà chủ yếu nguyên liệu ngô dạng thô sau thu hoạch được đem đi xuất khẩu với số lượng lớn. Bởi vậy, chúng ta có thể đa dạng hóa các loại sản phẩm của ngô trong đó có ngô ngọt đóng hộp.7 Thị trường tiêu thụ sản phẩm dự kiến Sản phẩm sản xuất ra chủ yếu được xuất khẩu ra nước ngoài, các thị trường Thái Lan, Hàn Quốc, Nga, Campuchia, Singapo, Nhật Bản, Đài Loan… Bên cạnh đó, sản phẩm của nhà máy còn được cung cấp cho các cửa hàng và các khu du lịch để làm quà đặc sản của vùng miền.8 Nguồn cung cấp điện, hơi nước Nguồn điện: Sử dụng điện lưới của mạng lưới điện quốc gia. Tuy nhiên, để đề phòng trường hợp sự cố điện không mong muốn có thể xảy ra, gây gián đoạn cho việc sản xuất nên nhà máy sẽ chủ động bố trí một trạm biến áp và sử dụng thêm máy phát điện dự phòng.

Nhà máy có bộ phận chống cháy nổ, bình cứu hỏa, cửa thoát hiểm. Nguồn nước: Khu công nghiệp được xây dựng hệ thống xử lý nước thải hiện đại theo công nghệ các nước G7 với công suất xử lý đạt 4. Hệ 8 thống điện, nước sạch ổn định, đáp ứng nhu cầu sản xuất kinh doanh. Trong nhà máy, nước được dùng vào các mục đích khác nhau: xử lý nguyên liệu, nước nấu nguyên liệu, nước rót dịch, nước chần nguyên liệu, nước rửa chai, nước vệ sinh,.

Nước sử dụng cần đáp ứng đầy đủ các chỉ tiêu công nghệ sản xuất. Nguồn nhiên liệu: Nhiên liệu được sử dụng trong nhà máy nhằm tạo ra nhiệt cho nồi hơi, phục vụ cho các mục đích khác nhau như như nấu nguyên liệu, chần – hấp, thanh trùng… Nhà máy sử dụng nhiên liệu là than.