Dây chuyền sản xuất nước dứa cô đặc 10-12 tấn/giờ: thông số kỹ thuật

15/04/2024 14 phút đọc

Dây chuyền sản xuất nước dứa cô đặc là hệ thống thiết bị liên tục xử lý 10–12 tấn dứa nguyên liệu mỗi giờ thành nước dứa cô đặc 60°Brix, đóng túi vô trùng 220 lít. Khác với dây chuyền nước ép thanh trùng thông thường chỉ ép và tiệt trùng, dây chuyền cô đặc có thêm cụm cô đặc chân không ba hiệu ứng làm bay hơi nước ở 45–75°C, giảm khối lượng sản phẩm khoảng 5 lần để tiết kiệm chi phí bảo quản và vận chuyển.

Toàn bộ dây chuyền điều khiển bằng PLC. Bài viết trình bày đầy đủ thông số đầu ra, quy trình công nghệ, yêu cầu nhà xưởng và các điều kiện hạ tầng về điện, hơi, khí nén và nước — những số liệu cần có trước khi lập dự toán đầu tư.

Thông số sản phẩm của dây chuyền sản xuất nước dứa cô đặc

Chỉ tiêu	Giá trị
Năng suất nguyên liệu	10–12 tấn dứa/giờ
Quy cách đóng gói	Túi vô trùng 220 lít
Độ đường sản phẩm	60°Brix (±1)
Hàm lượng vật chất không tan	khoảng 8%
Độ axit	1,8–4,5%
Tổng vi sinh vật hiếu khí	≤ 100 CFU/ml
Coliform	< 3 CFU/ml
Cảm quan sau khi pha loãng	Mùi vị dứa tự nhiên, màu vàng sáng

Quy trình công nghệ sản xuất nước dứa cô đặc

Mười một bước, chạy liên tục từ khi dứa vào xưởng đến khi túi thành phẩm ra kho lạnh.

Kiểm tra và phân loại. Loại bỏ quả hỏng, quả dập nát trên băng tải phân loại.
Rửa bàn chải. Con lăn bàn chải dạng xoắn loại bỏ chất bẩn trên vỏ quả.
Rửa sục khí và phun rửa. Ngâm sục kết hợp phun rửa để làm sạch triệt để trước khi vào máy cắt.
Cắt và nghiền. Hai sợi kẹp con lăn quay đưa quả đi xuống, cắt quả thành hai nửa; con lăn ép và lưới sàng tách thịt quả ra khỏi vỏ.
Ép lọc băng tải. Thiết bị ép dịch quả chính, cho tỷ lệ thu hồi dịch cao.
Gia nhiệt và khử khí chân không. Dịch quả được nâng lên khoảng 43°C rồi khử khí trong buồng chân không để loại oxy hòa tan — bước này bảo vệ màu và vitamin C khỏi bị oxy hóa ở các bước nóng phía sau.
Ly tâm phân ly. Hạ hàm lượng thịt quả xuống khoảng 3% để dịch quả không gây tắc và không bám cháy trong thiết bị cô đặc.
Thanh trùng. Nâng dịch quả lên 95°C, giữ 30 giây, rồi làm lạnh xuống 25°C.
Cô đặc chân không ba hiệu ứng. Nước bay hơi qua ba nồi ở nhiệt độ giảm dần, đưa dịch quả từ độ đường tự nhiên lên 60°Brix.
Tiệt trùng thương mại. Nâng lên 95–103°C, bảo ôn 40–90 giây, rồi làm lạnh về 25°C.
Chiết rót vô trùng. Đóng túi 220 lít trong điều kiện vô trùng, chuyển vào kho lạnh thành phẩm.

Vì sao nước dứa cô đặc không cần tiệt trùng ở 121°C

Nước dứa là thực phẩm axit cao, pH dưới 4,5. Ở môi trường này bào tử Clostridium botulinum không phát triển được, nên chế độ nhiệt 95–103°C đã đủ để đạt vô trùng thương mại. Đây là lý do dây chuyền dùng thiết bị thanh trùng dạng ống thay vì nồi hấp áp suất, và cũng là lý do sản phẩm giữ được mùi vị dứa tự nhiên — nhiệt độ thấp hơn thì tổn thất hương và màu cũng thấp hơn.

Thông số điều khiển từng bước

Bước	Thông số
Gia nhiệt trước khử khí	khoảng 43°C
Khử khí chân không	khoảng 43°C
Hàm lượng thịt quả sau ly tâm	khoảng 3%
Thanh trùng dịch quả	95°C, giữ 30 giây
Làm lạnh sau thanh trùng	25°C
Cô đặc — Nồi 1	75 ±2°C
Cô đặc — Nồi 2	60 ±2°C
Cô đặc — Nồi 3	45 ±2°C
Nhiệt độ xả liệu khỏi cụm cô đặc	45 ±2°C
Tiệt trùng trước đóng gói	95–103°C, bảo ôn 40–90 giây
Nhiệt độ dịch quả trước đóng gói	25°C

Thiết bị chính trong dây chuyền

Băng tải kiểm tra phân loại. Công nhân đứng hai bên loại quả hỏng và quả dập trước khi vào khâu rửa.
Máy rửa bàn chải. Thiết bị rửa chính, dùng con lăn bàn chải dạng xoắn.
Máy rửa sục khí kèm gầu tải cấp liệu. Ngâm sục và phun rửa nối tiếp.
Máy cắt bán nghiền. Cắt quả làm hai nửa và tách thịt quả bằng con lăn ép cùng lưới sàng. Máy bóc vỏ dứa là hạng mục lắp thêm, không bắt buộc trong cấu hình cơ bản.
Máy ép lọc kiểu băng tải. Thiết bị chủ chốt quyết định tỷ lệ thu hồi dịch quả.
Máy ly tâm phân ly kiểu đĩa. Hạ hàm lượng thịt quả trước khi cô đặc.
Thiết bị cô đặc chân không ba hiệu ứng. Cụm thiết bị lớn nhất và tiêu thụ hơi nhiều nhất của dây chuyền.
Máy thanh trùng dạng ống. Dùng cho cả bước thanh trùng trước cô đặc và tiệt trùng trước đóng gói.
Máy chiết rót túi vô trùng loại 2 đầu. Đóng túi 220 lít.
Hệ thống rửa CIP. Rửa tuần hoàn toàn bộ đường ống và thiết bị mà không cần tháo rời.

Yêu cầu nhà xưởng cho dây chuyền nước dứa cô đặc

Diện tích các khu

Khu vực	Diện tích	Kích thước
Gian xưởng chính	2.052 m²	18 × 114 m
Kho thùng nguyên liệu	900 m²	18 × 50 m
Gian thiết bị bổ trợ	972 m²	18 × 54 m
Kho thành phẩm	900 m²	18 × 50 m
Tổng	4.824 m²

Gian thiết bị bổ trợ chứa máy nén khí, lò hơi và hệ thống xử lý nước. Tháp làm lạnh đặt gần cụm cô đặc để giảm chiều dài đường ống nước làm mát — cụm cô đặc là nơi tiêu thụ nước làm mát lớn nhất trong toàn dây chuyền.

Kết cấu và móng

Kết cấu thép dạng hàng cột hai mái kiểu mở, chiều dài gian xưởng chính 114 m, khẩu độ 18 m. Ngoài máy ép dịch quả kiểu băng tải, máy ly tâm và cụm cô đặc cần làm móng riêng, các thiết bị còn lại không yêu cầu móng máy.

Chiều cao nhà xưởng cần xác định theo chiều cao thực tế của cụm cô đặc chân không ba hiệu ứng, vì đây là thiết bị cao nhất trong dây chuyền và phải lắp đặt thẳng đứng. Hạng mục này nên chốt trước khi khởi công phần thép, vì nâng chiều cao nhà xưởng sau khi đã dựng khung là việc rất tốn kém.

Hoàn thiện và vệ sinh

Nền: vật liệu chống thấm, không hút nước, không độc hại và chống trơn như gạch chịu axit hoặc bê tông chuyên dụng, có độ dốc để không ứ đọng nước.
Trần: vật liệu không hút nước, bề mặt nhẵn dễ vệ sinh, chống ăn mòn và cách nhiệt.
Tường: sơn chống thấm không độc hại, ốp gạch men trắng hoặc vật liệu chống ăn mòn tương đương từ cao độ 1.500 mm trở lên.
Chống sinh vật gây hại: kết cấu và thiết bị thiết kế để chuột, chim và côn trùng không có chỗ trú, kèm giải pháp chống bụi.
Chiếu sáng: đủ độ sáng cho khâu kiểm tra phân loại, nơi cần nhìn rõ nhất trong toàn xưởng.
Vệ sinh cá nhân: khu rửa tay và chân cho công nhân đặt ngay tại cửa vào xưởng.

Điều kiện cung cấp điện, hơi và khí nén

Công suất điện lắp đặt

Cụm thiết bị	Công suất lắp đặt
Tiền xử lý	251,9 kW
Máy ly tâm kiểu đĩa	75 kW
Thiết bị cô đặc	65 kW
Băng tải	41,6 kW
Chiết rót vô trùng	33 kW
Tiệt trùng và khử khí	20,5 kW
Rửa CIP	15,4 kW
Tổng công suất lắp đặt	502,4 kW
Có lắp thêm máy bóc vỏ	544,5 kW

Con số 502,4 kW là công suất lắp đặt, không phải công suất tiêu thụ thực tế. Các thiết bị không chạy hết tải cùng lúc, nên điện năng tiêu thụ hàng tháng thấp hơn đáng kể. Tuy vậy trạm biến áp và tủ phân phối vẫn phải chọn theo công suất lắp đặt cộng dự phòng, không chọn theo mức tiêu thụ bình quân.

Lượng hơi tiêu hao

Thiết bị	Lượng hơi	Áp lực
Thiết bị cô đặc	4.000 kg/h	0,5–0,6 MPa
Máy thanh trùng	1.500 kg/h	0,6 MPa
Tiệt trùng cuối và đóng gói	750 kg/h	0,7–0,8 MPa
Chiết rót vô trùng	200 kg/h	0,7–0,8 MPa
Hơi cho sản xuất	6.450 kg/h
Trạm CIP máy thanh trùng	1.500 kg/h
Tổng lượng hơi yêu cầu	7.950 kg/h

Lò hơi phải chọn theo 7.950 kg/h, không phải 6.450 kg/h, vì có thời điểm dây chuyền vừa sản xuất vừa chạy CIP máy rửa. Cụm cô đặc một mình chiếm hơn một nửa tổng lượng hơi — đây là lý do phương án ba hiệu ứng được chọn thay vì một hiệu ứng: cùng lượng nước bay hơi, ba hiệu ứng dùng lượng hơi thấp hơn nhiều vì hơi thứ của nồi trước được tái sử dụng làm nguồn nhiệt cho nồi sau.

Lượng khí nén tiêu hao

Thiết bị	Áp lực	Lưu lượng
Máy ép thịt quả kiểu băng tải	0,7 MPa	20 m³/h
Máy thanh trùng	0,7 MPa	20 m³/h
Máy tiệt trùng sản phẩm	0,7 MPa	20 m³/h
Tổ hợp máy cô đặc	0,4 MPa	15 m³/h
Hệ thống rửa CIP	0,7 MPa	15 m³/h
Tổng nhu cầu thiết bị		90 m³/h

Máy nén khí chọn trên mức tổng nhu cầu thiết bị, có dự phòng cho tổn thất đường ống và cho các thời điểm nhiều van khí động tác động cùng lúc.

Điều kiện cung cấp nước

Số liệu dưới đây tính theo ngày làm việc 16 giờ, tức hai ca.

Nước cho sản xuất

Hạng mục	Lưu lượng	Mỗi ngày	Yêu cầu chất lượng
Rửa dứa	10.000 kg/h liên tục	160 tấn	Tiêu chuẩn nước ngành đồ uống
Máy ly tâm phân ly	9.000 kg/h liên tục	144 tấn	Nước mềm, độ cứng < 100 mg/l
Rửa máy ép dịch quả	6.000 kg/h gián đoạn	24 tấn	Tiêu chuẩn nước ngành đồ uống
Khởi động máy	1 lần/ngày	18 tấn	Nước mềm, độ cứng < 40 mg/l

Nước tuần hoàn làm lạnh và làm mát

Hai vòng nước độc lập, đều tuần hoàn và yêu cầu độ cứng dưới 100 mg/l.

Vòng nước	Nhiệt độ vào / ra	Lưu lượng	Nước bù mỗi ngày
Nước lạnh làm lạnh dịch quả	8°C → 20°C	64.000 kg/h	3,5 tấn
Nước làm mát qua tháp	30°C → 42°C	207.000 kg/h	20 tấn

Trong vòng nước lạnh: làm mát dịch quả sau thanh trùng 45.000 kg/h, làm mát dịch cô đặc 4.000 kg/h, làm mát dịch sau tiệt trùng 15.000 kg/h. Trong vòng nước qua tháp: làm mát dịch thanh trùng 40.000 kg/h, làm mát dịch cô đặc 5.000 kg/h, và ngưng tụ hơi thứ của cụm cô đặc 162.000 kg/h. Riêng hạng mục ngưng tụ hơi thứ chiếm gần 80% lưu lượng vòng nước làm mát, nên tháp làm lạnh phải chọn theo cụm cô đặc chứ không theo tổng công suất nhà máy.

Nước cho vệ sinh và tổng nhu cầu

Hạng mục	Mỗi ngày	Yêu cầu chất lượng
Rửa CIP (1 lần/ngày)	45 tấn	Nước mềm, độ cứng < 40 mg/l
Rửa nhà xưởng	40 tấn	Tiêu chuẩn nước ngành đồ uống
Rửa nền xưởng	72 tấn	Tiêu chuẩn nước ngành đồ uống
Nước sinh hoạt	15 tấn	Nước sinh hoạt

Cộng toàn bộ các hạng mục tiêu thụ một lần — rửa dứa, ly tâm, rửa máy ép, khởi động máy, CIP, rửa nhà xưởng, rửa nền và nước sinh hoạt — tổng lượng nước tiêu thụ là 518 tấn/ngày. Thêm 23,5 tấn nước bù cho hai vòng tuần hoàn, tổng lượng nước cần cấp là 541,5 tấn/ngày.

Dây chuyền thu hồi được 14 tấn nước ngưng mỗi giờ từ cụm cô đặc. Lượng nước này sạch và có nhiệt độ cao, tận dụng được cho rửa nhà xưởng và nước cấp lò hơi, giúp giảm đáng kể cả lượng nước cấp và lượng nước phải xử lý trước khi xả.

Đóng gói và kho lạnh thành phẩm

Thời gian sản xuất	Thùng và túi	Khay
16 giờ/ngày	160 cái	40 cái
22 giờ/ngày	220 cái	55 cái

Kho lạnh thành phẩm diện tích 900 m², chứa được 690 tấn sản phẩm. Với nhịp sản xuất liên tục 22 giờ/ngày, kho đủ chứa khoảng 10 ngày sản lượng. Đây là con số cần cân nhắc ngay từ khâu thiết kế: nếu chu kỳ xuất hàng dài hơn 10 ngày thì phải mở rộng kho lạnh hoặc chấp nhận dừng dây chuyền.

Phương án cấp điện và đường ống kỹ thuật

Phương án đề xuất là đi toàn bộ đường điện, đường hơi, đường khí nén và đường cấp thoát nước trên giá đỡ nổi thay vì chôn ngầm. Lý do rất thực tế: đường ống nổi kiểm tra và sửa chữa được mà không phải phá nền, còn sự cố trên đường ống chôn ngầm trong nhà máy thực phẩm thường chỉ phát hiện khi đã rò rỉ ra nền xưởng.

Khi đã làm giá đỡ cho các đường ống hơi, khí nén và nước thì việc chôn riêng đường điện xuống đất không còn mang lại lợi ích gì, vì vẫn phải phá nền khi xử lý sự cố điện.

Câu hỏi thường gặp

Dây chuyền cần diện tích nhà xưởng bao nhiêu

Tổng 4.824 m², gồm gian xưởng chính 2.052 m², kho nguyên liệu 900 m², gian thiết bị bổ trợ 972 m² và kho thành phẩm 900 m². Diện tích này chưa tính sân bãi, đường nội bộ và khu xử lý nước thải.

Cô đặc ba hiệu ứng khác cô đặc một hiệu ứng ở đâu

Ở lượng hơi tiêu hao. Trong hệ nhiều hiệu ứng, hơi nước bốc ra từ nồi thứ nhất được dùng làm nguồn nhiệt cho nồi thứ hai, hơi từ nồi thứ hai làm nguồn nhiệt cho nồi thứ ba. Mỗi kg hơi cấp vào vì thế làm bay hơi được nhiều hơn một kg nước. Đổi lại, thiết bị ba hiệu ứng có chi phí đầu tư và chiều cao lắp đặt lớn hơn hẳn.

Tổng lượng nước mỗi ngày là bao nhiêu

541,5 tấn/ngày cho ngày làm việc 16 giờ, trong đó 518 tấn là nước tiêu thụ một lần và 23,5 tấn là nước bù cho hai vòng tuần hoàn. Nếu tận dụng nước ngưng từ cụm cô đặc thì con số cấp thực tế giảm xuống.

Vì sao phải khử khí chân không trước khi cô đặc

Để loại oxy hòa tan trong dịch quả. Oxy còn lại sẽ phản ứng ở các bước gia nhiệt phía sau, làm sẫm màu sản phẩm và phá hủy vitamin C. Bỏ bước này thì nước dứa cô đặc vẫn đạt 60°Brix nhưng màu và hương kém hơn rõ rệt, ảnh hưởng trực tiếp đến giá bán.

Công suất lắp đặt 502,4 kW có phải là điện tiêu thụ hàng tháng

Không. Đây là tổng công suất của toàn bộ động cơ và thiết bị điện trong dây chuyền, dùng để chọn trạm biến áp và tủ phân phối. Điện năng tiêu thụ thực tế phụ thuộc hệ số đồng thời và thời gian chạy của từng cụm, luôn thấp hơn con số này.

Tư vấn dây chuyền sản xuất nước dứa cô đặc tại Nam Phú Thái

Nam Phú Thái tư vấn, cung cấp và thi công dây chuyền chế biến nông sản cùng hệ thống lạnh đi kèm, gồm thiết bị chế biến rau quả, kho lạnh nguyên liệu và kho lạnh thành phẩm. Với dự án dây chuyền nước dứa cô đặc, phạm vi công việc gồm rà soát mặt bằng và hạ tầng điện, hơi, nước; xác định cấu hình thiết bị theo năng suất mục tiêu; và thiết kế hệ thống lạnh cho kho nguyên liệu cùng kho thành phẩm.

Hotline: 0934 477 786 — info@namphuthai.vn
Website thương hiệu: minke.vn

Văn phòng miền Bắc: LK2-SN 15, KĐT Bemes (Khu liền kề CT6 Xala), Hà Đông, Hà Nội
Văn phòng miền Nam: Số 32 Đường Số 23, KP 2, Phường Bình Chiểu, TP. Thủ Đức, TP. Hồ Chí Minh
Nhà máy sản xuất: Lô 1.5 CN1, Cụm Công nghiệp Phương Trung, Thanh Oai, Hà Nội

Bảo trì hệ thống lạnh sau lắp đặt do NPT CARE đảm nhiệm, tiếp nhận 24/7.