đồ án i quá trình và thiết bị tính toán thiết kế hệ thống sấy sắn thái lát năng suất 17 tấn ngày

<span class="text_page_counter">Trang 1</span><div class="page_container" data-page="1">

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

Lớp : KTTP04-K63

</div><span class="text_page_counter">Trang 2</span><div class="page_container" data-page="2">

MỤC LỤC

<b>LỜI MỞ ĐẦU...4</b>

<b>CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU SẤY...5</b>

<b>1.1. Giới thiệu chung...5</b>

<b>2.1.4.Phân loại phương pháp sấy...10</b>

<b>2.1.5. Nguyên lý của quá trình sấy...11</b>

<b>2.1.6. Các loại tác nhân sấy...12</b>

<b>2.1.7. Ưu điểm và nhược điểm của quá trình sấy...13</b>

<b>2.2.6. Thiết bị sấy tầng sôi...15</b>

<b>2.2.7. Thiết bị sấy phun...16</b>

<b>2.3. Lựa chọn phương pháp sấy và chế độ sấy...16</b>

<b>2.4. Sơ đồ và thuyết minh quy trình sấy:...16</b>

<b>2.4.1.Sơ đồ quy trình:...16</b>

<b>2.4.2. Thuyết minh quy trình sấy...17</b>

<b>CHƯƠNG III: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY HẦM –SẤY SẮN THÁILÁT...19</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 3</span><div class="page_container" data-page="3">

<b>3.1. Các thông số ban đầu...19</b>

<b>3.1.1. Vật liệu sấy...19</b>

<b>3.1.2. Tác nhân sấy...19</b>

<b>3.1.3. Hệ thống sấy...19</b>

<b>3.2. Tính tốn các thơng số cơ bản của vật liệu...19</b>

<b>3.3. Tính tốn q trình sấy lí thuyết...20</b>

<b>3.3.1. Trạng thái khơng khí bên ngồi. (điểm A)...20</b>

<b>3.3.2. Trạng thái khơng khí vào buồng sấy.( điểm B)...21</b>

<b>3.3.3. Trạng thái khơng khí ra khỏi buồng sấy.(điểm C)...22</b>

<b>3.3.4. Lượng khơng khí khơ lí thuyết...22</b>

<b>3.3.5. Nhiệt lượng tiêu hao...23</b>

<b>3.4. Xác định các kích thước cơ bản của hầm sấy...23</b>

<b>3.5.2: Tính tốn q trình sấy thực tế...32</b>

<b>3.5.3. Tính tốn cân bằng nhiệt...33</b>

<b>CHƯƠNG IV: TÍNH CHỌN CALORIFER VÀ THIẾT BỊ PHỤ...36</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 4</span><div class="page_container" data-page="4">

<b>LỜI MỞ ĐẦU</b>

Sấy là một q trình cơng nghệ được sử dụng rất nhiều trong các công nghệ sản xuất và đời sống thực tế. Đặc biệt, trong các ngành cơng nghiệp thực phẩm, chế biến, hóa chất, sản xuất vật liệu xây dựng,…kỹ thuật sấy đóng một vai trị quan trọng trong dây chuyền sản xuất. Sản phẩm sau khi sấy có độ ẩm thích hợp thuận tiện cho việc bảo quản , vận chuyển, chế biến, đồng thời nâng cao chất lượng sản phẩm

Đối với nước ta là một nước nông nghiệp, việc nghiên cứu công nghệ sấy các nguyên liệu vật liệu có ý nghĩa rất quan trọng. Kết hợp phơi sấy để tiết kiệm năng lượng, nghiên cứu công nghệ sấy và thiết bị sấy phù hợp với từng loại nguyên liệu để đạt được chất lượng cao nhất.

Cũng như các loại khác, sắn là một trong những loại nông sản thực phẩm phổ biến và có mặt khơng ít trong nhu cầu ăn uống hằng ngày của chúng ta. Không những đem lại năng suất cao mà sắn cịn là lồi rất dễ trồng. Vì thế việc bảo quản lâu dài sau khi thu hoạch là rất cần thiết. Cho nên chúng ta phải nghiên cứu các kỹ thuật và mơ hình sấy hợp lý để vừa hiệu quả mà vẫn đạt năng suất, chất lượng theo yêu cầu.

Hiện nay, mọi người đã chế biến sắn thành nhiều hình thức khác nhau., trong đó có sắn lát sấy khơ được khá nhiều người sử dụng. Sắn lát hay cịn gọi là khoai mì lát sẽ khơng có vỏ được sử dụng và ứng dụng rất nhiều trong cuộc sống. Ngồi cơng dụng làm tinh bột trong thức ăn hằng ngày, nó cịn được sử dụng nhiều để làm cồn ethanol. Một số nơi sẽ chế biến thành giấy và làm lương thực thực phẩm.

Trong đồ án này em sẽ trình bày trong phần báo cáo dưới đây về đề tài: “Tính tốn vàthiết kế hầm sấy sắn thái lát năng suất 17 tấn/ngày”

Đây là lần đầu tiên làm một đề tài về thiết kế hệ thống sấy mang tính chất đào sâu chuyên ngành vì vậy khơng tránh khỏi sai sót do kiến thức và tài liệu tham khảo có hạn, nên em mong thầy cơ góp ý để em rút kinh nghiệm và hoàn thiện tốt hơn cho những thiết kế sau này.

</div><span class="text_page_counter">Trang 5</span><div class="page_container" data-page="5">

<b>CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU SẤY</b>

<b>1.1. Giới thiệu chung</b>

a. Vỏ gỗ

Chiếm 0,5 – 3% khối lượng củ. Gồm các tế bào có cấu tạo từ cellulose và

hemicellulose, hầu như khơng có tinh bột. Vỏ gỗ là lớp ngoài cùng, sần sùi, màu nâu thẫm, chứa các sắc tố đặc trưng. Có tác dụng giữ cho củ rất bền, không bị tác động cơ học bên ngoài.

b. Vỏ cùi

Dày hơn vỏ gỗ, chiếm khoảng 8 – 20% trọng lượng củ. Gồm các tế bào được cấu tạo bởi cellulose và tinh bột (5 – 8%). Giữa các lớp vỏ là mạng lưới ống dẫn nhựa củ, trong mủ có nhiều tanin, enzyme và các sắc tố.

c. Thịt khoai mì (ruột củ)

Là thành phần chiếm chủ yếu của củ, bao gồm các tế bào có cấu tạo từ cellulose và pentozan, bên trong là các hạt tinh bột và nguyên sinh chất. Hàm lượng tinh bột trong

</div><span class="text_page_counter">Trang 6</span><div class="page_container" data-page="6">

ruột củ phân bố khơng đều. Kích thước hạt tinh bột koảng 15 – 80mm. Củ sắn càng đểgià thì càng có nhiều xơ.

Chất protein, béo, xơ, tro trong 100g được tương ứng là 0,8-2,5g, 0,2-0,3g, 1,1-1,7g, 0,6-0,9g

Chất muối khoáng và vitamin trong 100g củ là 18,8-22,5mg Ca, 25,4mg P, 0,02mg B1, 0,02mg B2, 0,5mg PP.

22,5-Trong củ sắn, hàm lượng các axit amin không được cân đối, thừa arginin nhưng lại thiếu các acid amin chứa lưu huỳnh.

Cũng như phần lớn các loại hạt và củ, thành phần chính của củ khoai mì là tinh bột. Ngồi ra, trong khoai mì cịn có các chất: đạm, muối khoáng, lipit, xơ và một số vitamin B1, B2.

<b>1.2.1. Tinh bột</b>

Tinh bột là thành phần quan trọng của củ sắn, nó quyết định giá trị sử dụng của chúng.Hạt tinh bột hình trống, đường kính khoảng 35 mircomet.

Tinh bột gồm hai thành phần:Amylose: 15 – 25%.Amylopectin: 75 – 85%.

Tỉ lệ Amylopectin: Amylo trong tinh bột khoai mì cao (80:20) nên gel tinh bột có độ nhớt, độ kết dính cao và khả năng gel bị thối hóa thấp.

Hàm lượng tinh bột tập trung nhiều nhất ở phần sát vỏ bao, càng đi sâu vào lớp thịt sátlõi lượng tinh bột lại ít đi.

Tinh bột có dạng hình cầu, hình trứng hoặc hình mũ, có một số hạt trũng, có màu rất trắng. Nên trong q trình sản xuất nên loại bỏ vỏ để không tạo màu tối cho tinh bột.

</div><span class="text_page_counter">Trang 7</span><div class="page_container" data-page="7">

Tinh bột khoai mì có kích thước từ 5 đến 40µm với những hạt lớn 25-35µm, hạt nhỏ 5-15µm và nhiều hình dạnh, chủ yếu là hình trịn, bề mặt nhẵn, một bên mặt có chổ lõm hình nón và một núm nhỏ ở giữa. Dưới ánh sáng phân cực, các liên kết ngang với mật độ từ trung bình tới dày đặc có thể thấy rõ. Các nghiên cứu siêu cấu trúc bằng tia X cho thấy tinh bột khoai mì có cấu trúc tinh thể dạng A và hỗn hợp A, B.

Khi hạt tinh bột khoai mì bị vỡ, có thể quan sát được các rãnh tạo cấu trúc xốp của hạt. Các rãnh vơ định hình kéo dài từ bề mặt tới tâm của hạt tạo thành các lỗ xốp. Chính các lỗ xốp này giúp nước thâm nhập vào giúp trương nở tinh bột, phá vỡ các liên kết hidro giữa các phân tử trong cấu trúc tinh thể, tạo điều kiện cho tác dụng phânhủy của enzyme. Tinh bột khoai mì có cấu trúc hạt tương đối xốp, liên kết giữa các phân tử trong cấu trúc tinh thể yếu, vì vậy nó dễ bị phân hũy bởi các tác nhân như acidvà enzyme hơn so với các loại tinh bột khác như bắp, gạo.

Tinh bột khoai mì có hàm lượng amylopectin và phân tử lượng trung bình tương đối cao, 215.00g/mol so với 30.500, 130.000, 224.500 và 276.000 tương ứng ở amylose của bắp, tinh bột lúa mì, tinh bột khoai tây và tinh bột sáp. Hàm lượng amylose nằm trong khoảng 8-28%, nhưng nói chung đa số các giống khoai mì có tỷ lệ amylose 16-18%. Tinh bột khoai mì có những tính chất tương tự các loại tinh bột chứa nhiều amylosepectin như độ nhớt cao, xu hướng thối hóa thấp và độ bền gel cao. Hàm lượng amylosepectin và amylose trong tinh bột khoai mì liên quan tới độ dính của củ nấu chính và nhiều tính chất trong các ứng dụng cơng nghiệp.

Nhiệt độ hồ hóa tinh bột khoai mì trong khoảng 58.5-700C so với 56-660C ở khoai tây và 62-720C ở tinh bột bắp. Việc tạo ra các dẫn xuất của tinh bột nhờ liên kết ngang hay việc thêm các chất có hoạt tính bề mặt có thể thay đổi nhiệt độ hồ hóa. Nhiệt độ hồ hóa cũng ảnh hưởng đến chất lượng nấu của tinh bột, nhiệt độ hồ hóa thấpthường làm chất lượng nấu thấp do tin bột dễ bị phá vỡ.

Độ nhớt là tính chất quan trọng giúp tinh bột có nhiều ứng dụng trong cơng nghiệp thực phẩm và các ngành công nghiệp vãi, giấy. Tinh bột khoai mì có độ nhớt rất cao. Độ nhớt cao thể hiện ở lực liên kết yếu giữa các phân tử tinh bột trong cấu trúc hạt. Xử lý hóa học, vật lý (gia nhiệt, xữ lý bằng áp suất hơi, thêm các chất hóa học, thay đổi pH của mơi trường) cũng như sự có mặt của các chất như protein, chất béo, chất có hoạt tính bề mặt đều có ảnh hưởng đến tinh bột khoai mì.

Độ nở và độ hòa tan của tinh bột cũng là tính chất quan trọng và cũng rất khác nhau giữa các dạng tinh bột. Tính chất này của tinh bột khoai mì phụ thuộc rất nhiều vào

</div><span class="text_page_counter">Trang 8</span><div class="page_container" data-page="8">

giống khoai mì, điều kiện mơi trường sống, thời điểm thu hoạch nhưng lại khơng liên quan đến kích thước hạt hay trọng lượng phân tử tinh bột.

Cấu trúc gel của tinh bột khoai mì có độ bền cao hơn so với nhiều loại ngủ cốc khác nên được ứng dụng nhiều trong công nghiệp thực phẩm, đặc biệt với những sản phẩm phải bảo quản trong thời gian dài.

<b>1.2.2. Đường</b>

Đường trong củ mì chủ yếu là glucose và một ít maltose, saccarose. Củ mì càng già thìhàm lượng đường càng giảm. Trong chế biến, đường hoà tan trong nước được thải ra trong nước dịch.

<b>1.2.3. Protein</b>

Hàm lượng của thành phần protein có trong củ rất thấp nên cũng ít ảnh hưởng đến quytrình cơng nghệ. Tỉ lệ khoảng: 1 – 1,2%. Từ ngoài vào trong hàm lượng đạm tăng lên một ít.

<b>1.2.4. Nước</b>

Lượng ẩm trong củ mì tươi rất cao, chiếm khoảng 70% khối lượng toàn củ. Lượng ẩmcao khiến cho việc bảo quản củ tươi rất khó khăn. Vì vậy ta phải đề ra chế độ bảo vệ củ hợp lý tuỳ từng điều kiện cụ thể.

<b>1.2.5. Độc tố trong củ sắn</b>

Ngoài những chất dinh dưỡng trên, trong loại nơng sản này cịn có độc tố. Chất độc cótrong cây khoai mì ngày nay đã được nghiên cứu và xác định tương đối rõ. Đó chính là HCN. Trong củ khoai mì, HCN tồn tại dưới dạng phazeolunatin gồm hai glucozit Linamarin và Lotaustralin.

</div><span class="text_page_counter">Trang 9</span><div class="page_container" data-page="9">

Khi khoai mì đã chảy nhựa thì lúc mài xát khó mà phá vỡ tế bào để giải phóng tinh bột do đó hiệu suất lấy tinh bột thấp, mặt khác tinh bột khơng trắng.

Ngồi tirozinaza các enzyme oxy hố khử cũng hoạt động mạnh làm tổn thất chất khô của củ.

Hàm lượng tannin trong khoai mì ít nhưng sản phẩm oxy hố tannin là chất flobafen có màu sẫm đen khó tẩy. Khi chế biến, tannin cịn có tác dụng với Fe tạo thành sắt tannat cũng có màu xám đen. Cả hai chất này đều ảnh huởng đến màu sắc của tinh bộtnếu như trong chế biến không tách dịch bào nhanh và triệt để.

Trong bảo quản khoai mì tươi thường nhiễm bệnh thối khơ và thối ướt do nấm và vi khuẩn gây nên đặc biệt đối với những củ bị tróc vỏ và dập nát. Ngồi ra nếu củ bị chảy nhựa nghiêm trọng cũng sẽ dẫn tới hiện tượng thối khô.

Các chất dinh dưỡng chủ yếu là đạm và tinh bột (vì đó là hai thành phần quan trọng của củ khoai mì có giá trị kinh tế nhất).

<b>1.3. Ứng dụng của sắn</b>

Khoai mì có giá trị dinh dưỡng cao như khoai tây, khoai môn, khoai lang… Tuy hàm lượng protein thấp nhưng nó chứa nhiều cacbonhydrate là nguồn cung cấp nhiều năng lượng cho cơ thể. Nó cịn là một nguồn tốt để cung cấp Kali và chất xơ. Khoai mì giúpduy trì quá trình cân bằng hàm lượng nước trong máu.

Chất xơ giúp ngừa táo bón, có khuynh hướng thấp hơn hàm lượng Cholesterol trong máu, ngăn ngừa những bệnh về tim mạch. Vì củ sắn chứa ít protein và chất béo nên khi dùng khoai mì trong khẩu phần ăn nên bổ sung thêm các loại thực phẩm giàu protein và lipid để khẩu phần được cân đối.

Khoai mì được dùng để sản xuất tinh bột. Tinh bột củ sắn chiếm số lượng lớn và giá thành rẻ nên được dùng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp thực phẩm như: sử dụng trong sản xuất các chất tạo ngọt hoặc làm tác nhân kết dính cho sản phẩm bánh kẹo, sử dụng tinh bột trong sản xuất bánh biscuit ngọt, biscuit không ngọt, cream sandwich với hàm lượng khoảng 5 – 10% để giúp bánh mềm và khơng dính, trong sảnxuất bánh mì, tinh bột được dùng như là một cơ chất cho nấm men sử dụng trong quá trình lên men và tham gia vào phản ứng tạo màu nâu đặc trưng của sản phẩm khi nướng.

</div><span class="text_page_counter">Trang 10</span><div class="page_container" data-page="10">

<b>CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT BỊ SẤY</b>

<b>2.1.Tổng quan về công nghệ.2.1.1.Khái niệm sấy.</b>

Sấy là quá trình tách ẩm ra khỏi vật liệu nhằm tránh hư hỏng trong quá trình bảo quản, tăng độ bền cho sản phẩm.

Tách nước ra khỏi vật liệu rắn hay dung dịch là một quy trình kĩ thuật rất phổ biến và rất quan trọng đối với nhiều ngành công nghiệp, đặc biệt là các ngành hóa chất và cơng nghiệp thực phẩm.

<b>2.1.2.Mục đích:</b>

Giảm trọng lượng.

Giảm chi phí chuyên chở và đồng thời nó cũng làm tang giá trị cảm quan cho sản phẩm.

Ngăn cản vi sinh vật như nấm mốc, nấm men, vi khuẩn phát triển.

Loại bỏ phần nước tự do trong sản phẩm, làm giảm hoạt độ của nước, chậm bớt các quá trình sinh học giúp cho bảo quản thực phẩm được lâu hơn.

Là công đoạn sơ chế cho các bước chế biến tiếp theo.

<b>2.1.4.Phân loại phương pháp sấy</b>

Quá trình sấy bao gồm 2 phương thức:

Sấy tự nhiên: là phương pháp sử dụng trực tiếp năng lượng tự nhiên như năng lượng mặt trời, năng lượng gió, …để làm bay hơi nước. Phương pháp này đơn

</div><span class="text_page_counter">Trang 11</span><div class="page_container" data-page="11">

giản, không tốn năng lượng, rẻ tiền tuy nhiên không điều chỉnh được tốc độ sấy theo yêu cầu kỹ thuật nên năng suất thấp, phụ thuộc vào thời tiết, cần diện tích bề mặt lớn, điều kiện vệ sinh kém, …Do đó phương pháp này được áp dụng cho sản xuất quy mô lẻ, hộ gia đình.

Sấy nhân tạo: là phương pháp sấy được sử dụng các nguồn năng lượng do còn người tạo ra, thường được tiến hành trong các thiết bị sấy, cung cấp nhiệt cho các vật liệu ẩm.

Sấy nhân tạo có nhiều dạng, tùy theo phương pháp truyền nhiệt mà trong kỹ thuật sấy có thể chia ra làm các dạng:

Sấy đối lưu: là phương pháp sấy cho tiếp xúc trực tiếp vật liệu sấy với khơng khí nóng, khói lị, … (gọi là tác nhân sấy).

Sấy tiếp xúc: là phương pháp sấy không cho tác nhân sấy tiếp xúc với nhiệt độ sấy mà tác nhân sấy truyền nhiệt cho vật liệu sấy gián tiếp qua một vách ngăn.Sấy bằng tia hồng ngoại: là phương thức sấy dùng năng lượng của tia hồng ngoại do nguồn điện phát ra truyền cho vật liệu sấy.

Sấy bằng dòng điện cao tần: là phương pháp sấy dùng năng lượng điện trường có tần số cao để đốt nóng trên tồn bộ chiều dày của lớp vật liệu.

Sấy thăng hoa: là phương pháp sấy trong mơi trường có độ chân khơng rất cao, nhiệt độ rất thấp nên ẩm tự do trong vật liệu đóng băng và bay hơi trừ trạng thái rắn thành hơi mà không qua trạng thái lỏng.

<b>2.1.5. Nguyên lý của quá trình sấy</b>

Quá trình sấy là một q trình chuyển khối có sự tham gia của pha rắn rất phức tạp vì nó bao gồm cả quá trình khuếch tán bên trong và cả bên ngồi vật liệu rắn đồng thờivới q trình truyền nhiệt. Đây là một quá trình nối tiếp nghĩa là quá trình chuyển lượng nước trong vật liệu từ pha lỏng sang pha hơi sau đó tách pha hơi ra khỏi vật liệuban đầu. Động lực của quá trình là sự chênh lệch độ ẩm ở trong lòng vật liệu và bên trên bề mặt vật liệu. Quá trình khuếch tán chuyển pha này chỉ xảy ra khi áp suất hơi trên bề mặt vật liệu lớn hơn áp suất hơi riêng phần của hơi nước trong môi trường khơng khí xung quanh. Vận tốc của tồn bộ q trình được quy định bởi giai đoạn nàolà chậm nhất. Ngoài ra tùy theo phương pháp sấy mà nhiệt độ là yếu tố thúc đẩy hoặc cản trở quá trình di chuyển ẩm từ trong vật liệu sấy ra ngoài bền mặt vật liệu sấy. Trong quá trình sấy thì mơi trường khơng khí xung quanh có ảnh hưởng rất lớn và trực tiếp đến tốc độ sấy. Do vậy cần nghiên cứu tính chất là thơng số cơ bản của quá trình sấy.

</div><span class="text_page_counter">Trang 12</span><div class="page_container" data-page="12">

Sơ đồ nguyên lý của hệ thống sấy:

Hình 2.1: Sơ đồ nguyên lý hệ thống sấy

<b>2.1.6. Các loại tác nhân sấy</b>

Tác nhân sấy là những chất dùng để chuyên chở lượng ẩm tách ra từ vật liệu sấy. Trong q trình sấy, mơi trường buồng sấy ln được bổ sung ẩm thốt ra từ vật liệu sấy. Nếu độ ẩm này khơng được mang đi thì độ ẩm tương đối trong buồng sấy được tang lên đến một lúc nào đó sẽ đạt được sự cân bằng giữa vật liệu sấy và môi trường trong buồng sấy, q trình thốt ẩm của vật liệu sấy sẽ dừng lại.

Vì vậy nhiệm vụ của tác nhân sấy: Gia nhiệt cho vật liệu sấy.

Tải ẩm: mang ẩm từ bề mặt vật liệu vào môi trường.Bảo vệ vật liệu sấy khỏi bị hỏng do quá nhiệt.

Tùy theo phương pháp sấy mà các tác nhân sấy có thể thực hiện một hay nhiều các nhiệm vụ trên. Các loại tác nhân sấy:

Khơng khí ẩm: là loại tác nhân sấy thơng dụng nhất, có thể dùng cho hầu hết các loại sản phẩm. Dùng khơng khí ẩm sẽ có nhiều ưu điểm: khơng khí có sẵn trong tự nhiên, khơng độc, không làm sản phẩm sau khi sấy ô nhiễm và thay đổi mùi vị. Tuy nhiên, dùng khơng khí ẩm làm tác nhân sấy cần trang bị thêm bộ gia nhiệt khơng khí (caloripher điện, khí –hơi hay khí – khói), nhiệt độ sấy khơng q cao. Thường nhỏ hơn 5000C vì nếu nhiệt độ cao quá thiết bị trao đổi nhiệt phải được chế tạo bằng thép hợp kim hay gốm sứ với chi phí đắt.

Khói lị: Sử dụng khói lị làm mơi chất sấy có ưu điểm là không cần dung calorife, phạm vi nhiệt độ rộng nhưng dung khói là có nhược điểm là có thể gây ô nhiễm sản phẩm do bụi và các chất có hại như CO2 và SO2.

Hơi quá nhiệt: Hơi quá nhiệt dung làm môi chất sấy trong trường hợp nhiệt độ cao và sản phẩm dễ cháy, nổ.

Hỗn hợp khơng khí và hơi nước: Tác nhân sấy này chỉ dùng khi độ ẩm tương đối cao.

</div><span class="text_page_counter">Trang 13</span><div class="page_container" data-page="13">

<b>2.1.7. Ưu điểm và nhược điểm của quá trình sấy</b>

a) Ưu điểm:

Hàm lượng nước cịn lại trong sản phẩm cịn rất ít.Khơng làm thay đổi các tố chất tự nhiên của sản phẩm.Bảo quản thực phẩm sấy khô lâu.

Ứng dụng rộng rãi, rẻ tiền.

Áp dụng cho nhiều vật liệu sấy, dải nhiệt độ nóng rộng dễ điều chỉnh cho mỗi loại vật liệu sấy. Nguồn nhiệt phong phú và chi phí cho thiết bị không cao.

b). Nhược điểm:

Yêu cầu kĩ thuật chế tạo máy, cơng nghệ sấy khắt khe.

Kĩ thuật đóng gói phải đảm bảo mơi trường đóng gói có độ ẩm thấp (<30%) và nhiệt độ thấp (<20%).

Bao bì phải dùng là polyetylen, bao lớp nhơm và có chứa nitơ.

Khơng thích hợp cho một số loại vật liệu, chất lượng sản phẩm không cao, màu sắc sản phẩm dễ biến đổi và chi phí năng lượng cao.

<b>2.2. Tổng quan về thiết bị.2.2.1. Buồng sấy.</b>

Thường dùng để sấy các vật liệu dạng cục, hạt với năng suất không lớn lắm.Làm việc theo chu kỳ.

Buồng sấy có thể làm bằng thép tấm 2 lớp, giữa có cách nhiệt hoặc đơn giản xây bằng gạch đỏ có cách nhiệt hoặc khơng.

Dung lượng: Từ vài dm3 → vài m3, nhỏ.

Tác nhân sấy: Thường là không khí nóng hoặc khói lị (khơng khí được đốt nóng nhờ calorife điện hoặc calorefe khí-khói. Calorife được đặt dưới các thiết bị đỡ vật liệu hoặc 2 bên sườn buồng sấy).

Cấu tạo đơn giản dễ vận hành không yêu cầu mặt bằng lớn nhưng năng suất khơng cao, khó cơ giới hóa, vốn đầu tư khơng đáng kể, do đó thiết bị buồng sấy thích hợp với các xí nghiệp bé, lao động thủ cơng là chính, chưa có điều kiện kinh phí để xây dựng các thiết bị sấy khác có năng suất cao, dễ cơ giới hóa.

Nhược điểm là năng suất nhỏ.

</div><span class="text_page_counter">Trang 14</span><div class="page_container" data-page="14">

<b>2.2.2. Hầm sấy.</b>

Được dùng khá rộng rãi trong công nghiệp, dùng để sấy các vật liệu dạng hạt, cục, lát…với năng suất cao, dễ dàng cơ giới hóa.

Vật liệu sấy được đưa vào và lấy ra gần như liên tục.

Hầm sấy thường dài từ 10-15m hoặc lớn hơn, chiều cao và chiều ngang phụ thuộc vàoxe goòng và khay tải vật liệu sấy, xây bằng gạch đỏ có cách nhiệt hoặc khơng.Thiết bị chuyền tải thường là xe goong hoặc băng tải.

Tác nhân sấy: Chủ yếu là khơng khí nóng.

Calorife dùng để gia nhiệt cho khơng khí thường là calorife khí-hơi hoặc khí-khói tùy thuộc vào nguồn ngun liệu là hơi nước hay khói lị, thường được bố trí trên nóc hầmsấy. Có 2 cách đưa tác nhân sấy hầm từ trên xuống hoặc đưa vào từ 2 bên.

Các loại máy sấy phổ biến: sấy tam giác, sấy tháp tròn, sấy tháp hình thoi.Là thiết bị chuyên dụng để sấy các loại hạt cứng như thóc, ngơ, đậu,… có độ ẩm khơng lớn lắm.

<b>2.2.4. Sấy thùng quay</b>

Thiết bị sấy thùng quay cũng là thiết bị sấy chuyên dùng để sấy các vật liệu dạng hạt hoặc bột nhão, cục nhưng có thể có độ ẩm ban đầu lớn, và khó tự dịch chuyển nếu dùng thết bị sấy tháp.

Phần chính của thiết bị sấy thùng quay là một trụ tròn đặt nằm nghiêng một góc với mặt phẳng nào đó cố định hoặc không đổi.

</div><span class="text_page_counter">Trang 15</span><div class="page_container" data-page="15">

Độ điền đầy của vật liệu sấy trong thùng tùy theo cấu tạo và vật liệu sấy..

Tác nhân sấy chủ yếu của thiết bị sấy thùng quay thường là khơng khí nóng hoặc khói lị.

Nó có thể chuyển động cùng chiều hoặc ngược chiều với vật liệu sấy.

<b>2.2.5. Sấy khí động</b>

Thường dùng để sấy các vật liệu dạng hạt bé, nhẹ, xốp như than, cám, cỏ, hoặc rau băm nhỏ, các tinh thể,…

Tác nhân sấy chủ yếu là khơng khí nóng hoặc khói lị.

Phần chính là một ống thẳng, vật liệu sấy được khơng khí nóng hoặc khói lị cuốn từ dưới lên trên và dọc theo ống.

Tốc độ tác nhân phụ thuộc vào chủng loại vật liệu sấy, kích thước, khối lượng riêng của hạt, có thể đạt tới 10-40mm/s.

Nhược điểm: tiêu tốn năng lượng lớn, nhất là điện dùng cho quạt, điều kiện vệ sinh cơng nghiệp khó thực hiện tốt và có khả năng gây nguy hiểm nếu vật liệu có thể gây cháy hoặc nổ

Tác nhân sấy chủ yếu của thiết bị sấy thùng quay thường là khơng khí nóng hoặc khói lị. Nó có thể chuyển động cùng chiều hoặc ngược chiều với vật liệu sấy.

Thiết bị thùng quay không nên làm việc ở áp suất dương.

<b>2.2.6. Thiết bị sấy tầng sôi</b>

Thường dùng để sấy các vật liệu dạng cục.

Ưu điểm: Cường độ sấy lớn có thể đạt hàng trăm kg ẩm/m3Dễ dàng điều chỉnh nhiệt độ sấy và vật liệu sấy khá đồng đều.Nhược điểm: cấu tạo phức tạp.

<b>2.2.7. Thiết bị sấy phun</b>

Chuyên dùng để sấy các dịch thể. Dùng để sấy các sản phẩm dạng bột hòa tan như sữabò, sữa đậu nành, bột trứng, cafe tan…

Bộ phận cơ bản của thiết bị sấy phun là buồng sấy, là một tháp hình trụ.

<b>2.3. Lựa chọn phương pháp sấy và chế độ sấy.</b>

Có nhiều phương án sấy để sấy vật liệu. Mỗi phương án sấy đều có ưu khuyết điểm riêng của nó. Với nguyên liệu cần sấy là sắn thái lát thì ta có lựa chọn như sau:

</div><span class="text_page_counter">Trang 16</span><div class="page_container" data-page="16">

Chọn phương pháp sấy đối lưu, thiết bị dùng là hầm sấy do khối lượng sấy lớn.Chọn tác nhân sấy là khơng khí nóng vì các sản phẩm thực phẩm yêu cầu quá trình sấy phải sạch, không bị ô nhiễm, bám bụi. Khay sấy được thiết kế các lưới bằng thép nên tác nhân sấy vừa thổi lướt qua bề mặt sắn vừa thổi xuyên qua khay lưới như thế quá trình sấy diễn ra nhanh hơn.

Nguồn nhiệt để gia nhiệt cho khơng khí nóng trong buồng là calorifer khí – hơi.Lượng ẩm sau khi thốt ra được thải ra mơi trường thơng qua đường ống khí thải

<b>2.4. Sơ đồ và thuyết minh quy trình sấy: </b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 17</span><div class="page_container" data-page="17">

Hình 2.2: Sơ đồ quy trình cơng nghệ

-Thiết bị: Để thực hiện q trình sấy, người ta sử dụng hệ thống gồm nhiều thiết bị chính và thiết bị phụ. Trong đồ án này ta sử dụng các loại thiết bị như sau: • Thiết bị chính

• Hầm sấy • Xe gng • Thiết bị phụ • Quạt đẩy • Calorifer • Quạt hút • Tời kéo

<b>2.4.2. Thuyết minh quy trình sấy</b>

Ngun liệu: Khoai mì được xếp lên các khay, các khay lần lượt được xếp vào xe goòng. Các xe goòng được chuyển vào trong hầm sấy (vì có bộ phận tời đẩy nên việc vận chuyển xe goòng vào hầm sẽ thuận tiện và dễ dàng hơn), đóng cửa hầm, tác nhân sấy được đưa vào hầm và quá trình sấy bắt đầu. Sau mỗi 15 phút, mở cửa vào và cửa ra của hầm sấy. Dùng tời kéo xe goòng ra khỏi hầm đồng thời đẩy một xe goòng mới vào hầm. Tiếp tục tiến hành như vậy sau 6 giờ ta sấy xong 1 mẻ với năng suất 17 tấn khoai mì/ngày.

Tác nhân sấy: Khơng khí bên ngoài được đưa vào caloriphe nhờ quạt đẩy. Tại caloriphe khơng khí được đốt nóng lên đến nhiệt độ cần thiết (caloriphe dùng chất tải nhiệt là hơi nước). Sau đó khơng khí được dẫn vào hầm sấy. Nhiệt độ khơng khí tại

</div><span class="text_page_counter">Trang 18</span><div class="page_container" data-page="18">

đầu hầm sấy sao cho phù hợp với vật liệu đem sấy (phải nhỏ hơn nhiệt độ cao nhất màvật liệu có thể chịu được). Trong hầm sấy, khơng khí nóng đi xun qua các lỗ lưới của khay đựng vật liệu và tiếp xúc đều với vật liệu sấy. Ẩm của vật liệu sẽ bốc hơi nhờ nhiệt của dịng khí nóng trên. Quạt hút được đặt cuối hầm sấy để hút tác nhân sấy ra khỏi hầm và đưa vào cylone lắng bụi sau đó thảy ra ngồi.

</div><span class="text_page_counter">Trang 19</span><div class="page_container" data-page="19">

<b>CHƯƠNG III: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY HẦM –SẤY SẮN THÁI LÁT</b>

Đề tài: Thiết kế hệ thống để sấy cà rốt thái lát với năng suất thành phẩm 100kg/h

<b>3.1. Các thông số ban đầu3.1.1. Vật liệu sấy</b>

●Độ ẩm của sắn trước khi sấy là: W1=80%

●Độ ẩm của sắn sau khi sấy là : W2=5%

●Nhiệt độ của vật liệu sấy trước khi vào sấy là tm<small>1=0</small>C

●Nhiệt độ của vật liệu sau khi ra khỏi thiết bị sấy là tm<small>2=o</small>C

<b>3.1.2. Tác nhân sấy</b>

●Tác nhân sấy :

● Khơng khí ngồi trời có : t<small>o=25o</small>C, φ=80%

●Nhiệt độ của tác nhân sấy trước khi vào và ra thiết bị là t<small>1=700</small>C, t<small>2=40 C0</small>

<b>3.1.3. Hệ thống sấy</b>

●Thời gian sấy 1 mẻ là τ=5h●Năng suất đầu ra : G2=100kg/h

●Chế độ sấy khơng hồi lưu, một giai đoạn.

<b>3.2. Tính tốn các thông số cơ bản của vật liệu.</b>

Sau khi sấy, khối lượng của sắn sẽ giảm đi. Nếu xem khối lượng chất khô tuyệt đối trong sắn là không đổi thì phần khối lượng giảm đi của sắn đúng bằng lượng bay hơi nước.

</div><span class="text_page_counter">Trang 20</span><div class="page_container" data-page="20">

Lượng ẩm bốc hơi là :

W =G<small>2</small>W₁−W₂100−W<small>1</small>

=100 ⁸⁰⁻⁵

100−80⁼³⁷⁵

(

kgh

)

Lượng vật liệu đưa vào là:G<small>1</small>=W +G<small>2</small>=3 75+100=4 75(kg)

<b>3.3. Tính tốn q trình sấy lí thuyết.</b>

Hình 3.1: Đồ thị I-d quá trình sấy lý thuyết

<b>3.3.1. Trạng thái khơng khí bên ngồi. (điểm A)</b>

<b>Khơng khí bên ngồi có nhiệt độ và độ ẩm tương ứng là: </b>t<small>0</small>=25<small>0</small><b>C, </b>φ₀=80 %● Áp suất hơi nước bão hòa ở 25 C là :<small>o</small>

Pbh0= exp (12 - _235,5+t^4026,42

<small>2</small> ) = exp (12 - _{235,5 25}^4026,42₊ ) = 0,0315 ( bar)● Lượng chứa ẩm d ( là lượng hơi nước chứa trong 1kg khơng khí khơ)<small>0</small>

d₀=0.621 ^p<small>bh0</small>φ₀p− p<small>bh0 φ0</small>

= ^{0,621∗80 % .0,0315}

0,99333−0,0315.80 %^=0.016

(

kgẩmkgkk

)

● Entanpy:

Entanpy của khơng khí ẩm là entanpy của khơng khí khơ và hơi nước:

</div><span class="text_page_counter">Trang 21</span><div class="page_container" data-page="21">

I<small>0</small>=C<small>pk</small>.t<small>0</small>+d<small>0</small> (r+C<small>ph</small>.t<small>0</small>)

Trong đó: + C là nhiệt dung riêng của khơng khí khơ: C =1,004 kJ/kgK<small>pkpk</small> + là nhiệt ẩm hóa hơi của hơi nước =2500 kJ/kgr : r + C là nhiệt dung riêng của hơi nước : C =1,842 kJ/kgK<small>phph</small>=> I = 1,004.25 + 0,016.( 2500 + 1,842.25 ) = 65,84 (kJ/kgkk)<small>0 </small>

● Khối lượng riêng của khơng khí khơ :

Khối lượng riêng của khơng khí khơ là khối lượng của một thể tích khơng khí.

(287 462+ ∗d 0)(273+t<small>0</small>)⁼

(287 462+ ∗0.016) (273 25+ )^=1.1322

(

kgm<small>3</small>

)

<b>3.3.2. Trạng thái khơng khí vào hầm sấy.( điểm B)</b>

p1= exp ( 12 - _235,5+t^4026,24

<small>2</small> ) = exp ( 12 - _{235,5 65}^4026,24₊ ) =0,247 bar

● Độ ẩm tương đối:

φ<small>1</small>= ^d<small>1</small>p

(622.10

<small>−3</small>

+d₁

)

p<small>s 1</small>

= ^0,0178.99333

(622. 10<small>−3</small>+0,0178).0,247 . 10<small>5</small>=11,2 %Trong đó: + là áp suất của khơng khí ẩm p p=745mmHg=99333N/m<small>2 </small>=0,99333bar.

</div><span class="text_page_counter">Trang 22</span><div class="page_container" data-page="22">

+ p là áp suất bão hòa tại nhiệt độ t<small>s11 </small>● Khối lượng riêng của khơng khí khơ:

ρ<small>k 1</small>= ^{p− p}<small>s 1</small>φ₁287 273( +t<small>1</small>)⁼

99333−0,247. 10<small>5</small>.11,2 %287 273 65( + ) ^=0,995(

kgm<small>3</small>)● Thể tích khơng khí ẩm chứa 1 kg khơng khí khơ là: v = 0,972 m /kg kkk<small>B</small> ³

(phụ lục 3-t374-[1])

<b>3.3.3. Trạng thái khơng khí ra khỏi buồng sấy.(điểm C)</b>

Entanpy của khơng khí khơng đổi: I<small>2=I1</small>=111,9 kJ/kgkk. Chọn nhiệt độ tác nhân sấy rakhỏi buồng sấy là 35 C<small>0</small>

Chọn nhiệt độ tác nhân sấy ra khỏi buồng sấy là 35 C<small>0</small>● Áp suất hơi bão hòa tại nhiệt độ t2=35 C<small>0</small>

ps2 = exp (12 - _235,5+t^4026,24

<small>2</small> ) = exp ( 12 - _{235,5 35}^4026,24₊ ) = 0,056 bar● Lượng chứa ẩm d là :<small>2</small>

2500+1,842.35 ^=0,03

(

kgkk)kg

[trang 101/KTS]● Độ ẩm tương đốiφ<small>2 là :</small>

φ<small>2</small>= ^d<small>2</small>p(622+d<small>2</small>).p<small>s 2</small>

= ^0,03.99333

(622.10<small>−3</small>+0,03).0,056 .10<small>5</small>=81,6 %

● Khối lượng riêng :

ρ_{k 2}= ^p−φ<small>2</small>.p_{s 2}287(273+t<small>2</small>)⁼

287(_{273 35}₊ ) ^=1,07

(

kgm<small>3</small>

)

● Thể tích khơng khí ẩm chứa 1 kg khơng khí khơ là: v = 0,872 m3/kg kkk<small>C</small>(phụ lục 3-t374-[1])

</div>