Luận Văn Hoàn chỉnh thiết kế và chế tạo thiết bị cung cấp nước cho hệ thống sản xuất chitin

Khóa luận tốt nghiệp
Đề tài: Hoàn chỉnh thiết kế và chế tạo thiết bị cung cấp nước cho hệ thống sản xuất chitin


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN . iii
LỜI NÓI ĐẦU . 1
CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ QUI TRÌ NH VÀ THIẾT BỊ SẢN XUẤT CHITIN
TỪ PHẾ LIỆU CHẾ BIẾNTHỦY SẢN . 3
1.1. TỔNG QUAN VỀ QUI TRÌNH S ẢN XUẤT CHITIN-CHITOSAN TỪ PHẾ
LIỆU CHẾ BIẾN THUỶ SẢN. . 3
1.1.1. Sự tồn tại của chitin- Chitosan trong tự nhiên. 3
1.1.2. Cấu trúc và tính chất của chitin. . 3
1.1.3. Cấu trúc và tính chất của chitosan. . 4
1.1.4. Cơ sở kỹ thuật sản xuất chitosan. . 5
1.1.5. Một số quy trình s ản xuất chitin- chitosan hiện nay. . 10
1.1.5.1. Quy trình sản xuất chitin-chitosan trên thế giới. . 10
1.1.5.2. Tổng quan về quy trình sản xuất chitin-chitosan ở Việt Nam 14
1.1.6. Một số ứng dụng của chitin và chitosan. . 18
1.1.7. Khả năng nguồn nguy ên liệu sản xuất chitin –chitosan ở Việt
Nam. . 19
1.2. TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ SẢN XUẤT CHITIN –CHITOSAN TỪ PHẾ
LIỆU CHẾ BIẾN THUỶ SẢN. . 24
1.2.1. Tổng quan về thiết bị sản xuất tr ên thế giới. 24
1.2.2. Tổng quan về thiết bị sản xuất ở Việt Nam. . 24
1.3. NHU CẦU SỬ DỤNG NƯỚC NÓNG TRONG QUI TRÌNH SẢN XUẤT. 25
CHƯƠNG II HOÀN CHỈNH THIẾT KẾ,CHẾ TẠO VÀ LẮP RÁP THIẾT BỊ . 26
2.1. XÁC ĐỊNH CÁC YÊU CẦU KỸ THUẬT CỦA THIẾT BỊ. 26
2.2.HOÀN CHỈNH THIẾT KẾ, CHẾ TẠO THIẾT BỊ. . 27
2.2.1. Phân tích các phương án hi ện hành. 27
2.2.2. Xây dựng phương án thiết kế. 31
2.3. TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CƠ BẢN. 32
v
2.3.1.Tính toán chọn thiết bị cung cấp nước nóng bằng năng lượng mặt
tr ời. . 32
2.3.1.1. Khi ngâm nguyên liệu (vỏ tôm) vào dung dịch axít HCl35%. 32
2.3.1.2. Khi ngâm nguyên liệu (vỏ tôm)vào bazơ NaOH96%. . 34
2.3.2.Xác định l ưu lượng dòng chảy . 38
2.3.2.1 Khi ngâm nguyên liệu (vỏ tôm) vào dung dịch axit HCl35% và
nước nóng ở nhiệt độ 71
0
C . 38
2.3.2.2. Khi ngâm nguyên liệu (vỏ tôm) vào tinh thể NaOH 96% và nước
nóng ở nhiệt độ 50
0
C. 44
2.3.3.Xác định tiết diện của th ùng chứa nước, axít và kiềm. . 50
2.3.4. Đối với hệ thống ống dẫn. 51
2.3.5. Đối với van . 52
2.3.6. Đối với bộ hòa trộn. 56
2.3.7.Đối với đồng hồ đo nhiệt độ của n ước . . 58
3.QUI TRÌNH LẮP RÁP, SỬ DỤNG VÀ SỬA CHỮA THIẾT BỊ. 61
3.1. KHÁI NIỆM VỀ CÔNG NGHỆ LẮP RÁP. . 61
3.2. XÂY DỰNG QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ LẮP RÁP 62
3.3. QUI TRÌNH SỬ DỤNG THIẾT BỊ. . 67
3.3.1. Khi ngâm nguyên liệu ( vỏ tôm ) vào bazơ NaOH96%. 67
3.3.2. Khi ngâm nguyên liệu ( vỏ tôm ) vào dung dịch axit HCl35%. 68
3.4. SỬA CHỮA THIẾT BỊ. . 69
CHƯƠNG III KHẢO NGHIỆM VÀ HOÀN CHỈNH . 70
I. KHẢO NGHIỆM. 70
II. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CUNG CẤP NƯỚC CHO QUÁ TRÌNH SẢN
XUẤT CHITIN VỚI KHỐI LƯỢNG 75Kg NGUYÊN LIỆU( VỎ TÔM). 72
1. Nấu bazo. 72
2. Rửa bazo. 72
3. Nấu Axit. . 73
4. Rửa axit. 73
vi
III. HOÀN THIỆN . 73
CHƯƠNG IV HẠCH TOÁN GIÁ THÀNH THIẾT BỊ 74
4.1. Giá thành thiết bị. . 74
4.2 GIÁ THÀNH SẢN PHẨM. . 74
CHƯƠNG V KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 75
5.1. Kết luận. . 75
5.2. Đề xuất ý kiến. 75
TÀI LIỆU THAM KHẢO 76
1
LỜI NÓI ĐẦU
Trong những năm gần đây, sảnlượnghànghoáxuấtkhẩucủanướcta không
ngừngtăng lên. Trong đómặthàngthuỷsảnchiếmmộtvịtríquan trọngtrong kim
ngạchxuấtkhẩuvàthu đượcnhiềungoạitệcho đấtnước. Cácmặthàngthuỷsản
xuấtkhẩuchủyếulàtôm vàcá, vìvậylượngphếliệucủacácmặthàngnàylàkhá
lớn, nhưng hiệnnay nóchưa đượcsửdụnghoặcsửdụngvớihiệuquảkinh tếthấp.
Trong thựctrạng đóphếliệucủatôm, cua, ghẹ nếu đượcsửdụng đểsảnxuấtra
chitin - chitozan thìhiệuquảkinh tếsẽcao hơn.
Xuấtpháttừnhững điềukiệnthựctế ởnướcta trong việcsảnxuấtchitin
chitozan cònchưa nhiềuvàchưa hoànthiện. Đượcsựhướngdẫncủathầy Lê Ngọc
Sơnvàks NguyễnMinh Quân, em dãthựchiện đềtài: “Hoàn chỉnh thiết kế và
chế tạo thiết bị cungcấp nước cho hệ thống sản xuất chitin”.
Hiệnnay nhu cầu về năng lượng của con người trong thời đại khoa học kỹ
thuật phát triển ngày càng tăng. Trong khi đó các nguồn nhiên liệu dự trữ như than
đá, dầu mỏ, khí thiên nhiên và ngay cả thủy điện đều có hạn, khiến cho nhân loại
đứng trước nguy cơ thiếu hụt năng lượng. Việc tìm kiếm và khai thác các nguồn
năng lượng mới như năng lượng hạt nhân, năng lượng địa nhiệt, năng lượng gió và
năng lượng mặt trời là hướng quan trọng trong kế hoạch phát triển năng lượng.
Việc nghiên cứu sử dụng năng lượng mặt trời ngày càng được quan tâm,nhất
là trong tình trạng thiếu hụt năng lượng và vấn đề cấp bách về môi trường hiện nay.
Năng lượng mặt trời được xem như là dạng năng lượng ưu việt trong tương lai, đó
là nguồn năng lượng sẵn có, siêu sạch và miễn phí.Do vậy năng lượng mặt trời
ngày càng được sử dụng rộng rãi ở các nước trên thế giới.
Trong Đồ án tốt nghiệp nàyem xin giới thiệu một ứng dụng của năng lượng
mặt trời trong việc cung cấp nướccho hệ thống sảnxuất chitin.
Nội dung của đồán bao gồm:
Chương I: Tổng quan về qui trình và thiết bị sản xuất chitin từ phế liệu
chế biến thủy sản.
2
Chương II: Hoàn chỉnhthiếtkế, chế tạovà lắp rápthiết bị .
Chương III: Khảo nghiệm và hoàn chỉnh.
Chương IV: Hoạch toán giá thành.
Chương V: Kết luận và đề xuất.


CHƯƠNG I
TỔNG QUAN VỀ QUI TRÌNH VÀ THIẾT BỊ SẢN
XUẤT CHITIN TỪ PHẾ LIỆU CHẾ BIẾN THỦY SẢN
1.1. TỔNG QUAN VỀ QUI TRÌNH SẢN XUẤT CHITIN-CHITOSAN TỪ PHẾ
LIỆU CHẾ BIẾN THUỶ SẢN.
1.1.1. Sự tồn tại của chitin-Chitosan trong tự nhiên.
Chitin-chitosan là polymer hữu cơ phổ biến trong tự nhiên sau cellulose và
chúng được tạo ra trung bình 20g trong một năm/m
2
bề mặt trái đất. Trong tự nhiên
chitin tồn tại ở trong cả thực vật và độngvật.
Trong giới động vật, chitin là một thành phần cấu trúc quan trọng của các vỏ
một số động vật không xương sống. Ở thực vật chitin có ở thành tế bào của nấm và
một số tảo chlorophiceoe. Chitosan chính là sản phẩm biến tính của chitin khi xử lý
chitin với kiềm đặc nóng.
Chitin-chitosan là polysaccharide có đạm không độc hại, có khối lượng phân
tử lớn. Cấu trúc của chitin là một tập hợp các phân tử liên kết với nhau bởi các cầu
nối glucozit và hình thành một mạng các sợi có tổ chức.
Trong động vật thuỷsản, đặc biệt trong vỏ tôm, cua, ghẹ hàm lượng chitin-chitosan khá cao từ 14ư35% so với trọng lượng khô. Vì vậy, vỏ tôm, cua, ghẹ là
nguồn nguyên liệu chính để sản xuất chitin-chitosan phục vụ cho sản xuất xã hội.
1.1.2. Cấu trúc và tính chất của chitin.
Từ những nghiên cứu về sự thuỷ phân chitin bằng enzim hay HCl đậm đặc,
người ta thấy rằng chitin có cấu trúc là một polymer được tạo thành từ các đơn vị
N-Acetyl--D-Glucosamin liên kết với nhau bởi liên kết -1-4glucozit
Công thức cấu tạo:
n
H H
H
HN-COOCH 3 H
OH
H
CH 2 OH
H
H
OH
HN-COOCH 3
H
CH 2 OH
4
Công thức phân tử:
[C
8H13O5
]
n
n : thay đổi tuỳ thuộc vào từng loại nguyên liệu
n = 400 ư500 ở tôm thẻ n= 700 ư800 ở tôm hùm
N = 500 ư 600 ở cua Mchitin
= (203,09)
n
phân tử luợng
Các tính chất của chitin.
Chitin có màu trắng, không tan trong nước, trong môi trường kiềm, axít loãng
và các dung môi hữu cơ ete, rượu Nhưng nó lại hoà tan trong dung dịch đặc nóng
của muối thioxianatliti(LiSCN) và thioxianat can xi [Ca(SCN)
2
] tạo thành dung dịch
keo.
Chitin ổn định với các chất oxy hoá khử như thuốc tím KMnO
4; oxy già H
2O2
;
nước JavenNaClO hay clorua vôi [CaClO] Chitin khó hoà tan trong thuốc thử
Schweizei Sapranora. Điều này có thể do nhóm axetamin (-NHCOCH3
) ngăn cản sự
tạo thành các phức hợp cần thiết.
Khi đun nóng trong axít HCl đậm đặc thì chitin bị thuỷ phân hoàn toàn thành
85,5% D-Glucosamin và 12,5% axít axetic. Quá trình thuỷ phân bắt đầu xảy ra ở
mối nối glucozit, tiếp theo là là sự loại bỏ nhóm acetyl.
Khi đun nóng chitin trong dung dịch NaOH đậm đặc chitin sẽ bị mất gốc
acetyl tạo thành chitosan.
Chitin có khả năng hấp thụ tia hồng ngoại có bước sóng 884ư890 m.
1.1.3. Cấu trúc và tính chất của chitosan.
Chitosan có cấu trúc tuyến tính như đơn vị -D-Glucosamin liên kết với nhau
bằng liênkết -1-4Glucozit.
Công thức cấu tạo của chitosan:
NH 2 NH 2
n
H H
H
H
OH
H
CH 2 OH
H
H
OH
H
CH 2 OH
5
Công thức phân tử:
[C
6H11O4
N]n
Phân tử lượng M
Chitosan
= (161,07)
n
Các tính chất của chitosan
Chitosan ở dạng bột có màu trắng ng à, còn ở dạng vẩy có màu trắng h ay hơi vàng.
Chitosan có tính kiềm nhẹ, không hoà tan trong nước và trong kiềm nhưng hoà
tan trong axít acetic loãng tạo thành một một dung dịch keo dương nhờ đó mà keo
nó không bị kết tủa khi có mặt của một số ion kim loại nặng như Pb, Hg
Chitosan kết hợp với anđehyde trong điều kiện thích hợp tạo thành gel.
Chitosan phản ứng với axít đậm đặc tạo muối khó tan, Chitosan tác dụng với
iốt trong môi trường H
2SO
4
cho phản ứng lên màu tím.
1.1.4. Cơ sở kỹ thuật sản xuất chitosan.
Vỏ tôm cua dùng làm nguyên liệu sản xuất Chitosan, ngoài thành phần Chitin
ra còn có protid, chất béo, carbonat calci, sắc tố
Bảng 1.1: Thành phần hoá học trong vỏ cua biển kết quả như sau:


TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. PGS.TS. Trần Thị Luyến –Hoàn thiện quy trình sản xuất chitin –chitosan và chế
biến một số sản phẩm công nghiệp từ phế liệu vỏ tôm cua. Báo cáo khoa học,
Đại học Thủy Sản –2002.
2. PGS.TS Trần Thị Luyến –Đỗ Minh Phụng –Chế biến tổng hợp thủy sản. Đại
học Thủy Sản –1997.
3. Th.S Nguyễn Thanh Vũ –Bài giảng thủy lực và máy thủy lực.
4. Bài tập cơ chất lỏng kỹ thuật –Mai Thắng.
5.PGS.TS Nguyễn Văn Nhận -Kỹ thuật nhiệt.
6. Th.S Đặng Xuân Phương –Bài giảng chế tạo máy.
7. Sổ tay tóm tắt các đại lượng hóa –lý.