Thiết kế hệ thống sấy tầng sôi để sấy thức ăn nuôi tôm năng suất 450kgh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM HUẾ CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
KHOA CƠ KHÍ – CÔNG NGHỆ
ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN THIẾT BỊ
Họ và tên sinh viên: Nguyễn Thị Hà Ly
Lớp
: CNTP 47a
Ngành
: Công nghệ thực phẩm
1. Tên đề tài
“ Thiết kế hệ thống sấy tầng sôi để sấy thức ăn nuôi tôm năng suất 450kg/h”
2. Các số liệu ban đầu
- Năng suất ban đầu: 450 kg/h
- Độ ẩm đầu: 1 = 40%
- Độ ẩm cuối cùng: 2 = 10%
3. Nôi dung các phần thuyết minh và tính toán
Nhiệm vụ thiết kế
Mục lục
Đặt vấn đề
Phần 1: Tổng quan
Phần 2: Quy trình công nghệ
Phần 3: Cân bằng vật chất
Phần 4: Cân bằng nhiệt lượng
Phần 5: Tính toán thiết bị chính
Phần 6: Tính toán thiết bị phụ
Phần 7: Kết luận
Tài liệu tham khảo
4. Bản vẽ
1 bản vẽ kĩ thuật thiết bị chính: Khổ giấy A1
1 bản vẽ dây chuyền công nghệ: Khổ giấy A3
5. Ngày giao nhiệm vụ :

25/01/2016
6. Ngày hoàn thành nhiệm vụ:
/05/2016
7. Ngày bảo vệ:
/05/2016
Thông qua bộ môn
Ngày… tháng… năm 2016
TRƢỞNG BỘ MÔN
GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN
(Ký, ghi rõ họ tên)
(Ký, ghi rõ họ tên)

Th.S Trần Ngọc Khiêm
1


ĐẶT VẤN ĐỀ
Nước ta với hệ thống sông ngòi dày đặc và có các bờ biển dài rất thuận lợi cho
hoạt động khai thác và nuôi trồng thủy sản. Hoạt động nuôi trồng thủy sản trong
thời gian qua phát triển với tốc độ khá nhanh, thu được hiệu quả kinh tế - xã hội
đáng kể từng bước góp phần thay đổi cơ cấu kinh tế ở các vùng ven biển, nông
thôn và góp phần giải quyết việc làm, tăng thu nhập và xóa đói, giảm nghèo.
Những năm gần đây tôm được nuôi ở khắp các tỉnh ven biển trong cả nước nhất là
đồng bằng song Cửu Long. Các loại tôm được nuôi là tôm sú, tôm he, tôm bạc thẻ,
tôm rảo, song chủ yếu là tôm sú.
Để nâng cao được giá trị của con tôm thì đòi hỏi các khâu nguyên liệu đầu vào
cho nuôi tôm cần được chú trọng đảm bảo cho con tôm đạt giá trị kinh tế cao. Hiện
nay, các cơ sở sản xuất thức ăn nuôi tôm trong nước đang ngày càng được mở
rộng, tuy nhiên thị phần thức ăn thủy sản gần như vẫn nằm trong tay các doanh
nghiệp nước ngoài. Do đó cần nâng cao năng lực sản xuất thức ăn nuôi tôm của các

doanh nghiệp trong nước để vừa tăng sức cạnh tranh, vừa đảm bảo chất lượng sản
phẩm qua đó nâng cao tính cạnh tranh của mặt hàng tôm xuất khẩu của Việt Nam.
Trong quá trình sản xuất một trong những khâu quan trọng là sấy thức ăn nuôi tôm,
do đó cần lựa chọn phương pháp sấy phù hợp để đảm bảo chất lượng.
Xuất phát từ yêu cầu thực tiễn đó cùng với những kiến thức, hiểu biết của mình
em tiến hành làm đồ án với nhiệm vụ ” Thiết kế hệ thống sấy tầng sôi để sấy thức
ăn nuôi tôm năng suất 450kg/h” để phục vụ cho các doanh nghiệp sản xuất thức ăn
nuôi thủy sản ở nước ta hiện nay, đặc biệt là tại địa bàn tỉnh Quảng Trị.
Trong quá tình tiến hành làm đồ án do còn nhiều hạn chế về tìm hiểu thông tin
và hiểu biết của mình nên không thể tránh khỏi sai sót. Em mong nhận được góp ý
của thầy hướng dẫn và các thầy cô để em hoàn thiện đồ án này tốt hơn!
Em xin cảm ơn!
Sinh viên thực hiện

Nguyễn Thị Hà Ly

2


PHẦN 1: TỔNG QUAN
1.1 Tổng quan về kỹ thuật sấy
1.1.1 Khái niệm về sấy
Sấy là quá trình dùng nhiệt năng để làm bay hơi nước ra khỏi vật liệu rắn hay
lỏng.Với mục đích giảm bớt khối lượng vật liệu (VD: giảm công chuyên chở),tăng
độ bền vật liệu (VD: gốm, sứ, gỗ...), bảo quản tốt trong một thời gian dài, nhất là
đối với lương thực, thực phẩm.
Quá trình sấy: không chỉ là quá trình tách nước và hơi nước ra khỏi vật liệu một
cách đơn thuần mà là một quá trình công nghệ. Nó đòi hỏi sau khi sấy vật liệu phải
đảm bảo chất lượng cao,tiêu tốn năng lượng ít và chi phí vận hành thấp.
Để thực hiện quá trình sấy người ta sử dụng một hệ thống gồm nhiều thiết bị như:

thiết bị sấy (buồng sấy,hầm sấy,tháp sấy,thùng sấy...),thiết bị đốt nóng tác nhân sấy
(calorife) hoặc thiết bị lạnh để làm khô tác nhân sấy,quạt,bơm và một số thiết bị
phụ khác như buồng đốt, xiclon...Chúng ta gọi hệ thống các thiết bị thực hiện một
quá trình sấy cụ thể nào đó là một hệ thống sấy.
1.1.2 Phân loại
Quá trình sấy gồm hai phương thức:
 Sấy tự nhiên: tiến hành bay hơi bằng năng lượng tự nhiên như năng lượng mặt
trời,năng lượng gió,...(gọi là quá trình phơi sấy tự nhiên). Phương pháp này đỡ tốn
nhiệt năng nhưng không chủ động điều chỉnh được vận tốc của quá trình theo yêu
cầu kĩ thuật, năng suất thấp...
 Sấy nhân tạo: thường được tiến hành trong các loại thiết bị sấy để cung cấp
nhiệt cho các vật liệu ẩm.Sấy nhân tạo có nhiều dạng,tuỳ theo phương pháp truyền
nhiệt mà trong kĩ thuật sấy có thể chia ra nhiều dạng:
Sấy đối lưu: là phương pháp sấy cho tiếp xúc trực tiếp vật liệu sấy với tác
nhân sấy là không khí nóng, khói lò,..
Sấy tiếp xúc: là phương pháp sấy không cho tác nhân sấy tiếp xúc trực tiếp
với vật liệu sấy, tác nhân sấy truyền nhiệt cho vật liệu sấy gián tiếp qua vách ngăn.
Sấy bằng tia hồng ngoại: là phương pháp sấy dùng năng lượng của tia hồng
ngoại do nguồn nhiệt 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 toàn bộ chiều dày của lớp vật liệu.
3


Sấy thăng hoa: là phương pháp sấy trong môi trường có độ chân không cao,
nhiệt độ rất thấp nên ẩm tự do trong vật liệu đóng bang và bay hơi trực tiếp từ
trạng thái rắn thành hơi không qua trạng thái lỏng. (180 – [])
Tùy vào mục đích sấy và điều kiên công nghệ hiện có mà người ta ưu tiên lựa chọn
phương pháp sấy thích hợp nhất
1.1.3 Nguyên lý của quá trình sấy:

Động lực của quá trình là sự chênh lệch độ ẩm ở trong lòng vật liệu và trên bề mặt
vật liệu.Vận tốc của toàn bộ quá trình được quy định bởi giai đoạn nào chậm nhất.
Nghiên cứu quá trình sấy thì phải nghiên cứu hai mặt của quá trình sấy:
*Mặt tĩnh lực học: tức dựa vào cân bằng vật liệu và cân bằng nhiệt lượng ta sẽ tìm
được mối quan hệ giữa các thông số đầu và cuối của vật liệu sấy và của tác nhân
sấy để từ đó xác định được thành phần vật liệu,lượng tác nhân sấy và lượng nhiệt
cần thiết cho quá trình sấy.
*Mặt động lực học: tức là nghiên cứu mối quan hệ giữa sự biến thiên của độ ẩm
vật liệu với thời gian sấy và các thông số của quá trình như: tính chất, cấu tạo…

1.1.4 Tác nhân sấy
Tác nhân sấy là những chất dùng để đưa lượng ẩm ra từ vật liệu sấy ra khỏi thiết bị
sấy. Nhiệm vụ chủ yếu của tác nhân sấy là gia nhiệt cho vật liệu sấy, tải ẩm, bảo vệ
vật liệu sấy khỏi bị ẩm khi quá nhiệt,..
Các loại tác nhân sấy:
- Không khí ẩm: là loại tác nhân thong dụng nhất, có thể dùng cho hầu hết các loại
sản phẩm. Nhưng nhiệt độ sấy không quá cao thường nhỏ hơn 500ºC, do đó cần
4


trang bị thêm bộ gia nhiệt không khí. Dùng không khí ẩm có nhiều ưu điểm: có sẵn
trong tự nhiên, không độc, không làm ôi nhiễm môi trường và ảnh hưởng đến sản
phẩm.
- Khói lò: được tạo thành khi đốt cháy các nguyên liệu rắn, lỏng hoặc khí ở trong
lò đốt. Sử dụng làm môi chất sấy có ưu điểm là không cần dùng calorife, phạm vi
nhiệt độ rộng, có thể đạt tới 1000ºC nhưng khói lò có nhược điểm là có thể làm ôi
nhiễm sản phẩm do bụi và các chất có hại như C ,
,…
- Hơi quá nhiệt: tác nhân sấy này được sử dụng đối với các sản phẩm dễ cháy nổ
và có khả năng chịu được nhiệt độ cao.

- Hỗn hợp không khí hơi và hơi nước: loại tác nhân sấy này được sử dụng khi cần
độ ẩm tương đối φ cao.
1.1.5 Chế độ sấy
Phân loại thiết bị sấy: Do điều kiện sấy trong mỗi trường hợp khác nhau nên có
nhiều cách để phân loại thiết bị sấy:
- Dựa vào tác nhân sấy: có thiết bị sấy bằng không khí hoặc thiết bị sấy bằng
khói lò, các thiết bị sấy bằng phương pháp đặc biệt như sấy thăng hoa, sấy bằng
dòng điện cao tần.
- Dựa vào áp suất làm việc: có thiết bị sấy chân không và thiết bị sấy ở áp suất
thường.
- Dựa vào phương thức làm việc: có sấy liên tục và sấy gián đoạn.
- Dựa vào phương pháp cung cấp nhiệt cho quá trình sấy: thiết bị sấy tiếp xúc,
thiết bị sấy đối lưu, thiết bị sấy bức xạ...
- Dựa vào cấu tạo thiết bị: phòng sấy, hầm sấy, sấy băng tải, sấy trục, sấy
thùng quay, sấy phun.
- Dựa vào chiều chuyển động của vật liệu sấy và tác nhân sấy: sấy cùng chiều,
ngược chiều, giao chiều.






1.1.6 Một số thiết bị sấy
Thiết bị sấy buồng
Thiết bị sấy hầm
Thiết bị sấy thùng quay
Thiết bị sấy tháp
Thiết bị sấy phun
5




Thiết bị sấy tầng sôi
Thiết bị sấy khí động
1.2 Sấy tầng sôi
1.2.1 Lý thuyết về sấy tầng sôi
Sấy tầng sôi là một phương thức sấy thuộc nhóm sấy đối lưu, thích hợp sấy cho
các vật liệu sấy dạng hạt.
Thiết bị sấy tầng sôi sử dụng phương pháp sấy đối lưu. Đây là phương pháp
sấy thông dụng nhất.
Hiện nay kỹ thuật sấy tầng sôi (hay còn gọi là lỏng giả) đã được người ta
nhắc đến trong sách báo từ năm 1878. Nhưng mãi đến những năm đầu thế kỷ 20
thì kỹ thuật này mới được ứng dụng vào sản xuất. Ứng dụng thành công đầu tiên
của nó là trong lĩnh vực chế biến dầu mỏ (1942). Ngày nay kỹ thuật tầng sôi đã
được ứng dụng khá rộng rãi để tiến hành các phản ứng hóa học có xúc tác pha rắn,
để khí hóa nhiệt liệu rắn, chế tạo than hoạt tính, đốt quặng pyrit.
Sấy tầng sôi là một trong những thiết bị sấy tân tiến nhất. Quá trình sấy trong
lớp sôi bề mặt tiếp xúc pha là lớn nhất, vật liệu được khuấy trộn một cách mãnh
liệt, nên cường độ sấy rất cao và sấy đồng đều.
Tầng sôi là quá trình dùng dòng khí tạo cho lớp hạt rắn chuyển thành trạng
thái linh động gần giống như chất lỏng. Dòng khí được thổi từ dưới lên xuyên qua
lớp hạt tạo ra một lực nâng đủ để xáo trôn trật tự sắp xếp giữa các hạt trong khối
hạt. Tới một lúc nào đó, lực nâng của khí đủ để nâng hạt lên và xáo trộn nhẹ
nhàng, bắt đầu có sự giãn nở thể tích lớp hạt. Giai đoạn này được gọi là giai đoạn
tiền tầng sôi, lớp hạt từ trạng thái tĩnh trở nên linh động
Bộ phận chính của thiết bị sấy tầng sôi là một buồng sấy, phía dưới đăt ghi lò.
Ghi buồng sấy là một tấm thép có đục nhiều lỗ thích hợp hoặc lưới thép để tác

nhân sấy đi qua nhưng vật liệu sấy không lọt xuống được. Tác nhân sấy có nhiệt độ
cao, độ ẩm thấp được thổi từ dưới lên để đi qua lớp vật liệu. Với tốc độ đủ lớn, tác
nhân sấy nâng các hạt vật liệu sấy lên và làm cho lớp hạt bị xóa trộn. Quá trình sôi
này là quá trình trao đổi nhiệt ẩm mãnh liệt giữa tác nhân sấy và vật liệu sấy, các
hạt khô hơn nên nhẹ hơn và sẽ nằm ở lớp trên của hạt đang sôi, và ở một độ cao
nào đó sẽ được đưa ra ngoài qua đường tháo liệu
6


1.2.2 Ứng dụng của kỹ thuật sấy tầng sơi
Kỹ thuật tầng sơi đã và đang được sử dụng cho các q trình cần tới có sự
tiếp xúc mãnh liệt giữa pha khí và pha rắn nhằm đạt được sự truyền nhiệt và
chuyển khối là cao nhất. hệ thống sấy tầng sơi thường gồm các bộ phận chính sau :
- Cơ cấu nạp liệu và tháo liệu
- Buồng tầng sơi với đáy buồng gắn tấm phân phối khí
- Máy thổi khí (quạt) và buồng phân phối (phía dưới tấm phân phối)
- Nguồn nhiệt (caloriphe, buồng đốt,…)
- Bộ phận tách bụi (xyclon, buồng lọc tĩnh điện)
Sấy tầng sơi là một trong các phương pháp sấy thuộc nhóm sấy đối lưu,
thích hợp cho việc sấy các thực phẩm dạng hạt
Tác nhân
sấy

Vật liệu sấy

Thu hồi bụi

Khói lò
Không
khí vào

Sản phẩm

1: Quạt
2: Calorife
3: Phòng sấy

4: Lưới phân phối
5: Bộ phận nhập liệu
6: Tấm chắn

7

7: Thùng chứa
8: Xiclon


Thuyết minh quy trình:
Vật liệu sấy được vít tải đưa vào qua cửa nạp liệu vào buồng sấy và
được rải trên đều các ghi. Tác nhân sấy có nhiệt độ cao, độ ẩm thấp được
thổi từ dưới lên để đi qua lớp vật liệu. Với vận tốc đủ lớn, tác nhân sấy nâng
các hạt nâng các hạt vật liệu lên và làm cho lớp hạt xáo trộn. Quá trình sôi
này là quá trình trao đổi nhiệt ẩm mãnh liệt nhất giữa tác nhân sấy và vật liệu
sấy. Các hạt vật liệu khô hơn nên nhẹ sẽ nằm ở trên cùng với tầng hạt sôi, và
ở nhiệt độ cao nào đó hạt khô sẽ được đưa ra ngoài qua cửa tháo liệu. Không
khí sau khi sấy có lẫn tạp chất và một số hạt bị cuốn theo và được hút vào
cyclon.
Sấy tầng sôi có những ưu điểm và nhược điểm như sau
 Ưu điểm
Năng suất sấy cao

Vật liệu sấy khô đều
Có thể tiến hành sây liên tục
Hệ thống thiết bị sấy tương đối đơn giản
Dễ điều chỉnh nhiệt độ vật liệu sây ra khỏi buồng sấy
Có thể điều chỉnh thời gian sấy
 Nhược điểm
Trở lực sôi lớn
Tiêu hao nhiều năng lượng để thổi khí tạo lớp sôi
Yêu cầu cỡ hạt nhỏ và tương đối đồng đều
1.3 Tổng quan về nguyên liệu
1.3.1 Phân loại thức ăn nuôi thủy sản
 Thức ăn tự nhiên
Là các loại thức ăn được sinh ra trong môi trường nuôi, như các loại động
vật phù du, các loại rong tảo… loại thức ăn này có chất lượng cao nhưng do mật độ
sinh khối hạn chế và phải có thời gian cho phát triển sinh khối nên chỉ thích hợp
với hình thức nuôi quảng canh và nuôi ấu trùng tôm cá. Hiện nay để chủ động
người ta nghiên cứu thay thế một phần thức ăn tự nhiên bằng thức ăn nhân tạo
trong nuôi ấu trùng tôm cá.
 Thức ăn tươi
8


Là thức ăn được sơ chế từ các nguồn nguyên liệu tươi như cá tạp, ruốc biển,
rau cỏ…và được cho ăn ngay. Lợi điểm của thức ăn này là kỹ thuật chế biến đơn
giản, thức ăn có mùi vị tự nhiên (nếu được sản xuất với nguyên liệu tươi), giá
thành thấp, có thể sử dụng nguồn nguyên liệu tại chỗ. Điểm yếu của thức ăn tươi là
thời gian bảo quản không được lâu, thành phần dinh dưỡng không cân đối, tan rữa
nhanh trong nước nên ảnh hưởng tới môi trường nuôi và nguồn cung cấp không ổn
định.
 Thức ăn công nghiệp dạng viên

Là loại thức ăn được chế biến từ nhiều nguyên liệu bằng phương pháp công
nghiệp, có thành phần phù hợp với loài vật nuôi, được tạo dạng viên hay mảnh,
sấy khô và bao gói, thuận tiện cho quá trình nuôi, vận chuyển và bảo quản. theo tập
tính bắt mồi của vật nuôi thủy sản , thức ăn viên cho thủy sản lại được sản xuất
thành các loại: thức ăn viên nổi (như cá mè,…) trong khi các loại tôm sử dụng thức
ăn chìm.
Ưu điểm rõ ràng của thức ăn nuôi công nghiệp là thuận tiện cho việc sử
dụng khi nuôi theo phương pháp công nghiệp. mặt khác, thành phần dinh dưỡng
cân đối, kích cỡ viên có thể điều chỉn cho cân đối phù hợp với các giai đoạn phát
triển của vật nuôi.
1.3.2 Đặc điểm nguyên liệu
Trong việc lựa chọn thức ăn cho tôm, người ta thường dựa vào các nguyên tắc như
đặc điểm bên ngoài, độ hấp dẫn, độ an toàn cho tôm và người sử dụng, chất lượng
thức ăn hợp khẩu vị, kích cở viên thức ăn.
- Đặc điểm bên ngoài của viên thức ăn phải đảm bảo:
+ Kích cỡ đồng đều hoặc tương đối đồng đều, bề mặt thức ăn nhẵn bóng và ít vụn.
+ Chìm xuống nước nhanh khi rải xuống ao nuôi.
+ Có mùi thơm và khô ráo.
+ Không vón cục và có nấm mốc.
+ Thời gian tồn tại trong nước phải đảm bảo từ 2 đến 3 giờ để tôm đủ ăn hết, thức
ăn và các chất dinh dưỡng không bị tiêu hao trong nước, làm cho tôm có thể sử
dụng và hấp thu được các chất cần thiết một cách tối ưu.
Thức ăn phải có mùi thơm hấp dẫn như mùi tanh, mùi thơm để hấp dẫn tôm lại ăn
và ăn được nhiều. Thức ăn phải đảm bảo độ an toàn và các chất độc hại như thuốc
trừ sâu, thuốc kháng sinh hoặc nấm mốc độ hại để vừa đảm bảo sức khỏe cho tôm,
9


vừa không ảnh hưởng tới sức khỏe của người tiêu dùng. Thức ăn ngon hợp khẩu vị
sẽ kích thích tôm ăn nhiều và ăn hết thức ăn khi cho xuống, trong trường hợp thức

ăn có vị đắng, hôi hoặc vị lạ làm cho tôm bỏ ăn. Mỗi một giai đoạn phát triển của
tôm phù hợp với kích cỡ khác nhau. Tôm là loại động vật bắt mồi rồi gặm nhấm,
thích sống riêng biệt, không thích sống tập thể, chính vì vậy kích cở của viên thức
ăn phải phù hợp để tránh xảy ra trường hợp tôm tranh giành nhau ăn, ngoài ra việc
thức ăn có kích cở không thích hợp sẽ làm cho thức ăn dư thừa và tan trong nước
làm cho đáy ao bị ô nhiễm.
Bảng 1.1 Thành phần nguyên liệu
Nguyên liệu
Thành phần %
Cá tạp
40,0
Bột cá
10,0
Bột đầu tôm
8,0
Bánh đậu nành
16,0
Cám gạo
14,0
Tấm gạo
11,0
Vitamin tổng hợp và khoáng
0,5
Vitamin C
0,5
Thành phần nguyên liệu có thể thay đổi cho phù hợp với điều kiện địa phương.

10

PHẦN 2: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT THỨC ĂN NUÔI TÔM
2.1 Giới thiệu công nghệ sản xuất thức ăn nuôi tôm
Để tạo ra sản phẩm đúng tiêu chuẩn và đúng yêu cầu về chất lượng, qui trình sản
xuất thức ăn nuôi tôm cần có những công đoạn sau.
2.1.1 Chuẩn bị nguyên liệu:
Việc chuẩn bị nguyên liệu trước khi đưa vào máy nghiền là rất quan trọng vì
nó quyết định chất lượng và tiêu chuẩn sản phẩm
Tính chất của hạt ngũ cốc được đặc trưng bởi cấu tạo thành phần hóa học, tính
chất cơ lí và hóa sinh của hạt
Tính chất của hạt có ảnh hưởng quyết định đến quá trình sản xuất
2.1.2 Nghiền các loại hạt
Nghiền hạt là một quá trình biến vật thể thành phần tử nhỏ hơn nhờ lực phá vỡ
hơn lực liên kết giữa các phân tử bột. Có hai hình thức nghiền: nghiền đơn giản và
nghiền phức tạp.
+ Nghiền đơn giản: là quá trình biến vật thể thành các phần tử có kích thước xác
định, các phần tử này là sản phẩm cuối cùng của quá trình nghiền
+ Nghiền phức tạp: là quá trình biến vật thể rắn thành những phần tử có kích
thước nhỏ hơn, nhưng sau mỗi lần nghiền có phân lọa và các phần tử có kích thước
khác nhau được đưa vào các hệ nghiền khác nhau cho nhỏ hơn
Trong dây chuyền sản xuất bột cùng loại có thể áp dụng hình thức nghiền đơn
giản hoặc phức tạp
Tỷ lệ lấy bột (phần tram lấy bột được từ hạt) cũng như chất lượng bột thành phẩm
phụ thuộc rất nhiều vào quá trình nghiền hạt. Năng lượng tiêu hao của quá trình
nghiền thường chiếm khoảng 50-80% tổng số năng lượng tiêu hao của toàn bộ dây
chuyền sản xuất của các nhà máy.
2.1.3 Định lượng nguyên liệu
Trong các dây chuyền sản xuất cần thiết phải định lượng nguyên liệu sản
phẩm và các bán thành phẩm ở các công đoạn chế biến trung gian. Nếu thành
phẩm gồm nhiều nguyên liệu thì khâu định lượng phải đảm bảo đúng tỷ lệ thành
phần và khâu trộn để đảm bảo tính đồng đều là cần thiết. đặc biệt số xi nghiệp chế

biến thức ăn hỗn hợp, thức ăn gia súc thì các máy định lượng, máy trộn và máy tạo
viên là rất quan trọng

11


Thông thường các máy định lượng được lắp ngay dưới boong khe dưới đặt
trước các máy. Dụng cụ định lượng thường là cân gián đoạn theo mẻ, dựa vào
nguyên tắc định lượng. Nhưng đồng thời đã có các máy định lượng làm việc liên
tục theo nguyên tắc trọng lượng và thể tích.
Các máy định lượng theo thể tích thường dùng các vật liệu có độ tơi, khối
lượng riêng ít thay đổi để có sai số nhỏ như các loại hạt, loại bột,…
2.1.4 Trộn khô các loại bột
Nguyên liệu để trộn bao gồm
1. Bột gạo
4. Bột cá
2. Bột ngô
5. Bột đậu phộng
3. Bột đậu nành
6. Bột tấm
Trong sản xuất thức ăn hỗn hợp phục vụ cho nuôi tôm phải đảm bảo các thành
phần được phân bố đều trong toàn khối thức ăn, nghĩa là thức ăn phải thống nhất
về giá trị dinh dưỡng. Đặc biệt là những thành phần có hoạt động sinh lý cao nếu
không phân phối đều sẽ gây tác hại đến kết quả chăn nuôi.
Để các thành phần trong hỗn hợp thức an được phân phối đều ta tiến hành trộn
làm cho hỗn hợp thành một khối thức ăn thống nhất. Hệ số đồng đều của hỗn
hợp
√

∑

Trong đó: x là giá trị trung bình của các thành phần trong mẫu (%)
là giá trị của mẫu kiểm tra nào đó (%)
n là số lượng mẫu kiểm tra
Nếu trộn đều thì gần đúng bằng x lúc đó
0, điều này chúng tỏ hiệu
suất trộn rất cao, ngược lại giá trị càng lớn thì hiệu suất trộn càng thấp
Qúa trình trộn được thực hiện trong máy trộn gián đoạn hay máy trộn liên tục
2.1.5 Trộn bột nhão
Sau khi hỗn hợp bột khô được trộn đều thì ta cho nước vào hỗn hợp để tạo sự kết
dính để ta ép viên
2.1.6 Ép viên

12


Tạo viên thức ăn chăn nuôi là định hình các hỗn hợp thức ăn sau khi trộn.
Mục đích tạo viên là làm chặt các khối hỗn hợp, tăng khối lượng riêng và khối
lượng thể tích ( tới 1000-1300 kg/m³), làm giảm khả năng hút ẩm và oxy hóa trong
không khí, giữ chất lượng dinh dưỡng. Nhờ đó, hỗn hợp thức ăn được bảo quản lâu
hơn, gọn hơn, vận chuyển dễ dàng hơn, giảm được chi phí vận chuyển và bảo
quản. Ngoài ra, đặc biệt đối với thức ăn nuôi gia cầm, cá và tôm, việc phân phát và
cho thức ăn viên rát thuận lợi hơn về chất lượng và độ đồng đều để cơ khí hóa
phân phát thức ăn
Chỉ số độ chặt của sản phẩm ép được biểu thị bằng hệ số nén λ
λ=
là thể thể tích của hỗn hợp trước và sau khi ép (m³)
2.1.7 Sấy sản phẩm
Sau công đoạn ép sản phẩm ở dạng ướt nên để sản phẩm được đảm bảo lâu
dài thì phải sấy. Sản phẩm sau khi sấy có một độ ẩm nhất định (5-7%)

Trong lĩnh vực chế biến thức ăn cho nuôi tôm thì tính chất nguyên liệu còn đa
dạng nhiều, cho nên người ta sử dụng nhiều dạng máy sấy chuyên dùng với các
chế độ sấy nghiêm ngặt
2.1.8 Sàng phân loại
Sàng phân loại dựa vào sự khác nhau về kích thước của các thành phần cần
chia. Có thể dùng sàng cố định hoặc sàn lắc ngang.
Tùy theo năng suất của nhà máy lớn hay nhỏ và sự khác nhau về tính chất của
các thành phần trong hỗn hợp mà tổ hợp sàng gồm một số sàng nhất định
2.1.9 Cân và đóng bao
Sau khi sàng phân loại sản phẩm xong đưa qua khâu cân và đóng bao
2.2 Sơ đồ chung của cả dây chuyền
Từ những yêu cầu về kỹ thuật và công nghệ chế biến thức ăn cho chăn nuôi, ta phải
xây dựng một dây chuyền sản xuất chế biến thức ăn chăn nuôi để đáp ứng các nhu
cầu trên. Ta có thể thiết lập một dây chuyền chế biến thức ăn như sau
V và

13


Nghiền nguyên liệu
Định lượng
Trộn khô hỗn hợp

Trộn bột nhão

Ép viên

Sấy
Sàng phân loại
Cân và đóng bao

14


PHẦN 3: CÂN BẰNG VẬT CHẤT CỦA QUÁ TRÌNH
3.1 Các kí hiệu sử dụng
G₁: Lượng vật liệu trước khi vào máy sấy (kg/h)
G₂: Lượng vật liệu sau khi ra khỏi máy sấy (kg/h)
: Độ ẩm của vật liệu trước khi sấy (%)
: Độ ẩm của vật liệu sau khi sấy (%)
W: Năng suất tách ẩm (kg ẩm/h)
Lo: Lượng không khí khô lý thuyết cần thiết (kg ẩm/kg KKK)
lo: Lượng không khí khô lý thuyết cần thiết để tách 1 kg ẩm ra khỏi vật liệu
Io, I₁, I₂: Entanpy của không khí ở trạng thái ban đầu, trước khi vào và ra thiết bị
3.2 Chọn các thông số ban đầu
Năng suất

: G₂= 450 kg/h

Độ ẩm của vật liệu trước khi sấy

:

= 40%

Độ ẩm của vật liệu sau khi sấy

:

= 10%

Độ ẩm tương đối của không khí

: φ= 85%

Nhiệt độ của không khí sau khi qua calorife

: t₁ = 90ºC

Nhiệt độ của không khí sau khi sấy

: t₂ = 40ºC

Áp suất khí quyển

: P= 745 mmHg = 1,033 at

Các thông số đối với vật liệu (thức ăn nuôi tôm)
- Nhiệt dung riêng: C = 1 kJ/kg
- Khối lượng riêng rắn: ρr = 1190 kg/m3
- Độ xốp: ε = 0,8
- Đường kính viên: 3.10-3 m
3.3 Lƣợng ẩm cần bốc hơi
Phương trình cân bằng vật liệu chung
15


G₁ = G₂ + W

(CT7.16/203-[5])

Năng suất tách ẩm
W = G₂

= 450

= 225(kg/h)

Lượng vật liệu khô tuyệt đối sấy trong 1 giờ:
= G₂.(1- w₂) = 450.(1- 0,1) = 405 (kg/h)
Năng suất nhập liệu:
G₁ = G₂ + W = 450 + 225 = 675 (kg/h)
3.4 Tính toán các thông số của tác nhân sấy
3.4.1 Xác định thông số ngoài trời
Tác nhân sấy (TNS): không khí ở bên ngoài trời có nhiệt độ 25ºC được quạt hút
vào và đẩy qua calorife được gia nhiệt đến nhiệt độ 105ºC.
Ta chọn cặp thông số không khí ngoài trời (tₒ, φₒ) = (25ºC, 85%)
 Tại nhiệt độ to=25ºC =>
= 0,0323 at (Bảng I.250/312-[1])
Ta có:
Ethanpy được tính bằng công thức:
Io = 1,004.to + do.( 2500 + 1,842.to) (CT2.15/15-[3])
Với hàm ẩm của không khí là
dₒ = 0,621.

(CT2.15/15-[3])

Từ thông số ban đầu: tₒ=25ºC, φₒ=85%
Vậy dₒ = 0,621.

= 0,017 (kg ẩm/kgkkk)

Từ đó suy ra:
Iₒ = 1,004.25 + 0,017.( 2500 + 1,842.25) = 68,383 kJ/kgkkk
3.4.2 Xác định thông số của các tác nhân sấy trước khi vào thiết bị sấy (sau khi
ra khỏi calorife)
Sau khi đi vào calorife hàm ẩm của không khí không đổi so với hàm ẩm của không
khi ban đầu nên dₒ = d₁ = 0,017 (kg ẩm/kgkkk)
 Tại nhiệt độ t₁ = 90ºC =>
(bảng I.250/312-[1])
₁ = 0,715 (at)


Tính enthanpy của không khí ẩm I₁:
16


I₁ = 1,004.t₁ + d₁.(2500 + 1,842.t₁)
= 1,004.90 + 0,017.(2500 + 1,842.90)
= 135,678 (kJ/kgkkk)
Khi đó độ ẩm tương đối của tác nhân sấy φ₁
φ₁ =

₁

=

= 0,038

3,8%

3.4.3 Tính toán các thông số của tác nhân sấy khi ra khỏi buồng sấy
Đặc trưng của sấy lí thuyết là enthanpy của tác nhân sấy trước và sau quá trình sấy
là không đổi.
Nên I₁ = I₂= 135,678 (kJ/kgkkk). Mặt khác theo định nghĩa enthanpy ta có:
I=
.t + (r +
).d
(CT2.18/15-[3])
Nếu nhiệt lượng tính bằng Kj thì:
= 1,004 là nhiệt dung riêng của không khí khô lấy bằng 1,004 kJ/kg.ºC
= 1,842 là nhiệt dung riêng của hơi nước quá nhiệt lấy bằng 1,842
kJ/kg.ºC
r = 2500 ẩn nhiệt hóa hơi
=

(CT 5.5/57 – [3])

+

Trong đó:
(d₁): nhiệt dung riêng của dẫn xuất ứng với độ chứa hơi
Do đó

(d₁) =

+

Độ chứa ẩm

=

d₁ = 1,004 + 1,842.0,017 = 1,035 kJ/kgºC

có thể tính theo công thức:

+

= 0,037 (kg ẩm/kgkkk)

=0,017 +

Tại nhiệt độ t₂ = 40ºC =>
= 0,0752 (at)
Độ ẩm tương đối của tác nhân sấy φ₂

(bảng I.250/312 – [1])

φ₂ =

(CT 5.6/57 – [3])

=

= 0,772 hay 77,2%

3.4.4 Tính nhiệt độ điểm sương
Ở nhiệt độ điểm sương ta có φ=0
=

=>

=
17


Với p = 745 mmHg = 1,033 at
Mà
= 0,038 (kg ẩm/kgkkk)
=>

=

=

= 0,058 (at)

Tra bảng I.250/T.312 sổ tay quá trình và thiết bị tập 1, ta có nhiệt độ điểm sương
(tại
= 0,06; = 35). Do đó, ∆t =
- t₁ = 40 – 35 = 4ºC nên các thông số về
tác nhân sấy đã chọn có thể chấp nhận được. vậy chọn thông số nhiệt độ đầu ra
TNS là t2 = 40oC vì nhiệt độ này tránh tổn hao nhiệt lượng cũng như đảm bảo trên
bề mặt sản phẩm không bị động sương.
Lượng không khí khô lý thuyết
- Lượng không khí khô tiêu tốn riêng cho 1kg ẩm bốc hơi là:
(CT 5.26/64 – [3])

=
= 47,62 (kgkkk/kg ẩm)

=
-

Lượng không khí khô cần thiết cho quá trình sấy

Ta có

=

= W.

= 225.47,62 = 10714,28 (kgkkk/h)

Bảng 3.1: Bảng tổng kết cho vật liệu sấy
Đại lƣơng

Giá trị

G₁: khối lượng vật liệu vào thiết bị sấy (kg/h)

675

G₂: khối lượng vật liệu ra khỏi thiết bị sấy (kg/h)

450

: lượng vật liệu khô tuyệt đối (kg/h)

405

w₁: độ ẩm vật liệu vào (%)

40

w₂: độ ẩm vật liệu ra (%)

10

W: lượng ẩm được tách ra (kg/h)

225

l: lượng không khí khô để bốc hơi 1kg ẩm (kgkkk/kg ẩm)

47,62

L: lượng không khí khô để bốc hơi W kg ẩm (kgkkk/kg ẩm)

18

10714,28


Bảng 3.2 Tổng kết cho thông số của tác nhân sấy
φ (%)

tº (ºC)

d (kg/kgkkk)

Trước khi vào calorife

25ºC

0,017

85

68,383

Sau khi ra khỏi calorife

90ºC

0,017

3,8

135,678

Sau khi ra khỏi buồng sấy 40ºC

0,038

79

135,678

19

I (kJ/kgkkk)


PHẦN 4: TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT LƢỢNG
Nguyên tắc của việc tính cân bằng nhiệt lượng là tổng nhiệt lượng đi vào một thiết
bị hoặc một hệ thống bằng tổng nhiệt lượng đi ra (kể cả mất mát ra môi trường
xung quanh) của thiết bị hoặc hệ thống của thiết bị đó.
Xác định thông số tính toán trung bình cho không khí
Nhiệt độ tác nhân vào
t1=90oC
Nhiệt độ tác nhân ra
t2=40oC
Nhiệt độ tính toán trung bình
ttb=65oC
Tra bảng I.255 trang 318 sổ tay QTTB tập 1 ta có các thông số ở nhiệt độ
= 65ºC
 Khối lượng riêng:
= 1,0445 kg/m³
 Nhiệt dung riêng:
= 1,005 kJ/kg
 Hệ số dẫn nhiệt:
= 2,935.
W/m.ºK
 Độ nhớt động lực học:
= 20,31.
Ns/
 Độ nhớt động:
= 26,625.
/s

4.1 Xác định tốc độ tới hạn
:
Tính d của viên thức ăn nuôi tôm: 3.10-3 m
Ta có:
Chuẩn số Arsimet:
Ar =

=

d 3 .(  r   k ).g
vk2 . k

(CT 10.10/153 – [3])

(3.103 )3 .(1190  1, 0445).9,81
 4, 253.105
6 2
(26, 625.10 ) .1, 0445

Chuẩn số Renoyld: ứng với độ xốp
Ar

Reth =
150.

1 

3



1, 75

3

= 0,45 ta có:
(CT 10.9/153 – [3])

 113, 01
Ar

20


Tốc độ tới hạn
(CT II.151/147 – [1])

=
( 6 )
= 113, 01.26, 625.10
 1, 002 m/s
3

3.10

4.2 Xác định tốc độ làm việc tối ƣu

:

Tốc độ làm việc tối ưu là tốc độ ở đó chế độ sôi ổn định. Tốc độ làm việc tối ưu

phải đảm bảo điều kiện:


<

<

Tốc độ làm việc tối ưu thường nằm trong khoảng

= (2 3).
Tiêu chuẩn Fe:
(CT 10.8/153 – [3])

Fe =d. √

= 3.10ˉ³. √

= 82,77

Giá trị Renol tới hạn
Re= (0,19
= 0,25.

(CT 10.19/154 – [3])

0,258).
= 245,37

Ta có:
=

(CT II.90b/409)
= 2,18 m/s

Ta thấy thỏa mãn điều kiện:

(CT 10.18/154 – [3])

= (2 3)

4.3 Tốc độ của tác nhân sấy trong tầng sôi
Chọn độ xốp của thức ăn nuôi tôm trong tầng sôi ɛ = 0,5
21


Chuẩn số Arsimet: Ar = 4,253.105
Chuẩn số Ly được tra ra từ đồ thị Ly = f(Ar)
Ly = 100 (hình II.25/422 – [3])
Vận tốc của tác nhân sấy được tính theo công thức:
(CT II.116/413 – [1])

=√
=√

= 2,817 m/s

Hệ số giả lỏng của đường trong tầng sôi:
K=

=

(CT II.138/422 – [1])

= 2,811

Vì nhiệt độ trong buồng sấy nhỏ hơn nhiệt độ trên bề mặt lưới phân phối nên tốc
độ của tác nhân sấy ở trên bề mặt lưới phân phối là:
=

.

= 2,817.

= 3,03 m/s

Tốc độ thực qua lớp giả:
=

=

= 5,634 m/s

Tốc độ cân bằng
Khi tốc độ vật liệu bắt đầu lôi cuốn: ɛ = 1
Chuẩn số Reynold:
Rep =

(CT II.138/422 – [1])

√

=

= 1021

√

Chuẩn số Liasenkco:
Ly =

=

(CT II.86/408 –[1])

= 2513

Vận tốc cân bằng của thức ăn nuôi tôm

22


p=

(CT II.90/409 –[1])

√

=√

= 8,17 (m/s)

4.4 Xác định sơ bộ diện tích ghi và chiều cao lớp vật liệu
- Diện tích ghi (lưới):
Theo kinh nghiệm ta lấy sơ bộ diện tích ghi bằng (1,2 1,5). Diện tích ghi tính
theo lượng TNS lí thuyết:
(CT 10.34/156 – [3])

FG =
Ta chọn hệ số là 1,5
FG =

= 1,52 m2

=

Chọn buồng sấy có dạng hình hộp chữ nhật với đáy là ghi (lưới), với kích thước
mỗi cạnh là A = √
α=30º:

= 1,23 m, nghiêng một góc nghiêng α với α ≥ 30º. Ta chọn

Chiều cao lớp hạt vật liệu sấy nằm trên ghi chúng ta cũng chọn chiều cao sơ bộ
H0=0,15m. Để bố trí phễu đưa VLS vào ra buồng sấy ta chọn chiều cao buồng sấy
Hb=1,3m, Cũng như diện tích ghi lò chiều cao H0 sẽ được tính toán khi tính xong
quá trình sấy thực.
Như vậy, diện tích quanh vùng sấy bằng:
F = FG+ 4.A.Hb = 1,52 + 4.1,23.1,3 = 7,916 m2
4.5 Cân bằng nhiệt lƣợng
Nhiệt lượng mang vào máy sấy:
Nhiệt lượng do không khí mang vào: LI0

Nhiệt lượng do vật liệu sấy mang vào: G2Cvl
Nhiệt lượng do Calorife cung cấp:

Qc

Nhiệt lượng mang ra khỏi máy sấy:
23

1+

CnW

1


Không khí thải mang ra: LI2
Vật liệu sấy mang ra: G2Cvl

2

Do mất mát ra môi trường xung quanh: Qm
4.5.1 Tính toán theo sấy lí thuyết
- Nhiệt lượng do Calorife cung cấp
Theo phương trình cân bằng nhiệt lượng:
∑

=∑

LI0 + G2Cvl

1+

CnW

1

+Qc = LI2 + Qm + G2Cvl

Qc = L.(I2 – I0) + Qm + G2Cvl (

2–

1)

- CnW

2
1

Viết cho 1kg ẩm:
qc= l.(I2 - I0) + qm + qvl - Cn
Qvl = G2Cvl (
Đặt ∆ = Cn

2–

1–

1,

với qvl =

1)

qm - qvl

=>

qc = l.(I2 - I0) - ∆

qc= l.(I1 - I0) = l.(I2 - I0) - ∆
 ∆ = l.(I2 – I1)
 I2 = + I1
Đối với quá trình sấy lí thuyết: ∆ = 0
Do đó
qc= l.(I2 - I0) = 47,62.(135,678 - 68,383) = 3204,59 (KJ/Kg ẩm)
Đối với quá trình sấy thực: lúc này giá trị ∆ khác 0
4.5.2 Nhiệt lượng hữu ích cần bốc hơi 1kg ẩm
q0= 2500 + 1,842.t2 - Cnt0
Với Cn=4,18 (KJ/kgoK): Nhiệt dung riêng của nước
q0= 2500 + 1,842.40 - 4,18.25 = 2469,18 (kJ/kg ẩm)
24


4.5.3 Nhiệt lượng của vật liệu
- tvl1 : nhiệt độ vật liệu trước khi vào sấy, tvl1 = tmt = 25ºC
- ttv2: nhiệt độ vật liệu sau khi ra khỏi buồng sấy
ttv2 = t2 – (5

10ºC) = 40 – 5 = 35ºC

Cvl: nhiệt dung riêng của vật liệu, (kJ/kgºK),coi như không đổi trước và sau
khi sấy. Cvl1 = Cvl2 = Cvl = const
Cn : nhiệt dung riêng của nước, (kJ/kgºK), Cn = 4,18 (kJ/kgºK)
Ta có Cvl khô = 2,08 (kJ/kgºK)
Cvl = Cvl khô.(1 - 2) + Cn. 2
(CT /103 – [3])
= 2.08.(1 – 0,1) + 4,18.0,1 = 2,29 (kJ/kgºK)
Nhiệt độ vật liệu sau quá trình sấy
tvl2= t2 – (5 10)0C
Ta lấy tvl2 = t2 – 5 = 40 – 5 =350C
qvl=

=

= 68,7 (kJ/kg)

4.5.4 Nhiệt lượng tổn thất do tác nhân sấy
qtn =l.Ck.(t2 – t1) = 47,62.1,005.(40 – 25) = 717,87 (kJ/kg ẩm)
4.5.5 Nhiệt lượng tổn thất ra môi trường xung quanh
qm =
Xác định sơ bộ diện tích và chiều cao lớp vật liệu sấy. Diện tích ghi FG và chiều
cao vật liệu sấy H sẽ được xác định lại khi tính được lượng tác nhân sấy thực tế.
K : hệ số truyền nhiệt ra môi trường xung quanh
K=

∑

(W/m2.K)

(CT 6.6/73 – [3])

Trong đó:
∑ : tổng nhiệt trở của thiết bị
α1: Hệ số cấp nhiệt từ TNS đến bề mặt trong phòng thiết bị
α₂: Hệ số cấp nhiệt từ TNS đến thành máy sấy do đối lưu cưỡng bức (W/m2.độ)
Tính α1:
Xác định chế độ chảy của tác nhân sấy trong thiết bị
+ Chuẩn số Reynolds:
25