thiết kế hệ thống buồng sấy chuối

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM HUẾ
KHOA CƠ KHÍ CÔNG NGHỆ

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN

Họ và tên sinh viên:

Đoàn Thị Mỹ Phương

MSSV: 15L1031128

Lớp: CNTP 49C

Khoa: Cơ khí – Công nghệ

Ngành:Công Nghệ Thực Phẩm

1. Đầu đề đồ án: Thiết kế hệ thống buồng sấy chuối năng suất 350 kg sản
phẩm / mẻ.
2. Các số liệu và dữ liệu ban đầu:
Độ ẩm ban đầu 75%, độ ẩm sản phẩm khô 15%
Năng suất sấy: 350 kg sản phẩm / mẻ
Không khí bên ngoài: 25oC và độ ẩm 84%
Nguồn cung cấp năng lượng: Không khí nóng
Nhiệt độ tác nhân sấy vào:
 Giai đoạn 1: nhiệt độ tác nhân sấy 60oC
 Giai đoạn 2: nhiệt độ tác nhân sấy 75oC
 Giai đoạn 3: nhiệt độ tác nhân sấy 90oC

3. Nội dung thuyết minh và tính toán:
Đặt vấn đề
Quy trình công nghệ
Tính cân bằng vật chất
Tính toán công nghệ - thiết bị chính
Tính toán thiết bị truyền nhiêt – thiết bị phụ
4. Các bản vẽ, đồ thị ( ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ):
 Bản vẽ A3 đính kèm
 Bản vẽ chi tiết A1
5. Họ tên giảng viên hướng dẫn: Th.s Trần Bảo Khánh
6. Ngày giao nhiệm vụ đồ án:
7. Ngày hoàn thành đồ án:
Huế , ngày tháng
năm 2018
Chủ nhiệm bộ môn
Giảng viên hướng dẫn


ĐẶT VẤN ĐỀ
Trong nhiều năm gần đây nền nông nghiệp nước ta đã đạt được nhiều thành tựu
to lớn. Ngoài việc đáp ứng nhu cầu tiêu dùng nội địa, nước ta đã xuất khẩu nông
sản cùng với các chế phẩm của nó đến các nước khác. Tuy nhiên việc bảo quản các
sản phẩm tươi kéo dài là điều khó khăn. Vì vậy người ta đã đưa kỹ thuật sấy vào
việc kéo dài thời gian bảo quản. Áp dụng những kỹ thuật sấy này không những kéo
dài thời gian bảo quản cho nông sản mà còn làm đa dạng cho các sản phẩm nông
sản. Chuối là một trong những loại nông sản được nhiều người biết đến và được
trồng nhiều trên các tỉnh thành, tuy nhiên người dân trồng chuối vẫn thường suy
nghĩ nhiều về việc chuối được mùa nhưng thương lái lại không mua làm người dân
phải bỏ hàng trăm buồng chuối do mình tạo ra. Vì vậy để đáp ứng được nhu cầu
của người dân chúng ta tìm ra cách bảo quản mới cho chuối cũng như làm cho sản

phẩm về chuối trở nên đa dạng hơn nên em chọn đề tài thiết kế hệ thống buồng sấy
chuối nhằm tạo ra phương pháp bảo quản lâu dài và tạo ra sản phẩm đa dạng hơn
nâng cao kinh tế cho người dân. Với kiến thức còn hạn chế, tài liệu tham khảo
chưa đầy đủ nên chắc chắn không tránh được những sai sót, mong được các thầy
cô trong bộ môn chỉ dẫn thêm để hoàn thành tốt đồ án sau.


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU
1.1.Nguồn gốc [10]
Họ chuối: Musa troglodytarum
Phân loại khoa học:
- Giới : Plantate, angiospermae
- Ngành: Magnoliophyta
- Lớp : Liliopsida
- Phân lớp: Zingiberiadae
- Bộ : Zingiberales
- Họ: Musaceae
- Chi: Musa
Chuối là tên gọi các loại cây thuộc chi Musa, trái của nó là trái cây được ăn rộng
rãi nhất. Những cây này có nguồn gốc từ nhiệt đới ở Đông Nam Á và Úc. Ngày
nay, nó được trồng khắp vùng nhiệt đới. Chuối được trồng ở ít nhất 107 quốc gia.
1.2.Đặc điểm cơ bản và tính chất vật lý của chuối
1.2.1. Đặc điểm cơ bản của chuối
Chuối là một loại quả dài, vỏ nhẵn và hầu như có quanh năm. Chuối có nhiều
màu sắc và kích thước khác nhau. Chúng được trồng chủ yếu phục vụ cho ẩm
thực, cho việc sản xuất sợi bông, dùng trong ngành công nghiệp dệt và chế tạo
giấy. Chúng ta có thể thưởng thức loại quả này bằng cách ăn trực tiếp khi quả chín,
hoặc có thể chế biến thành nhiều món ăn hấp dẫn khác nhau từ quả chuối, chẳng
hạn như các loại bánh chuối, món salad hoa quả, bánh nướng, các món tráng
miệng,… Chuối có nhiều màu sắc và kích cỡ khác nhau. Khi chín, quả chuối có

thể có màu vàng, màu đỏ sẫm hoặc màu tía ( hay màu trứng quốc). Có tất cả hơn
50 loại chuối khác nhau trên thể giới. Đặc điểm chung về hình dạng của chuối và
quả chuối được gắn kết với nhau thành buồng, mỗi buồng được chia thành nhiều
nải, và trên mỗi nải có khoảng từ 10-20 quả. Chuối là một quả rất tốt có nhiều
công dụng, đặc biệt là chuối chín cây. Khi chín, tinh bột chuyển hóa thành đường
tự nhiên, và vì thế chuối chín thường có vị ngọt dịu và thơm.
1.2.2. Tính chất vật lý của chuối
- Khối lượng riêng: ρ=977 kg/m3
- Nhiệt dung riêng: c=1,0269 kJ/kgK
- Hệ số dẫn nhiệt : λ=0,52 W/mK
- Kích thước của quả chuối:


Đường kính : d=2÷5 cm
Dài: l=8÷20 cm
- Khối lượng: 50÷200 gram
- Độ ẩm vật liệu sấy:
Độ ẩm của chuối trước khi đưa vào sấy: ω1=75÷80%
Độ ẩm của chuối sau khi sấy: ω2=15÷20%
- Nhiệt độ sấy cho phép: t=(60÷90)oC
1.3.Thành phần hóa học cơ bản của chuối
Chuối là loại trái cây giàu chất dinh dưỡng, Trái chuối chín chứa 75-80% nước,
20-30% chất khô, chủ yếu là đường, trong đó, đường khử chiếm 55%, Lipit thấp,
từ 0,1 - 0,2%. Hàm lượng protein thấp, từ 1 - 1,8% gồm 17 loại acid amin, chủ yếu
là histidin, lipit không đáng kể. Acid hữu cơ trong chuối chỉ vào khoảng 0,2%, chủ
yếu là acid malic và acid oxalic, vì thế chuối có độ chua dịu. Chuối chứa ít vitamin
nhưng hàm lượng cân đối, ngoài ra còn có muối khoáng, pectin và hợp chất
polyphenol.
Bảng 1.1 Thành phần hóa học cơ bản của chuối (%) [11]

Nước

76,38

Đường
khử

14,18

Axit
Sacaroza

hữu
cơ

2,35

0,326

Tinh
bột

Protid

3,298 0,92

Acid
amin

Lipit Tanin

0,083 1,13

0,068

Vitamin
( mg%)
0,568

1.3.1. Glucid
Các hợp chất glucid đóng góp vào việc làm tăng hàm lượng chất khô trong sản
phẩm, tạo nên hương vị đặc trưng của đồ hộp nước chuối. Ngoài yếu tố cảm quan,
các hợp chất glucid sinh năng lượng nên làm tăng giá trị dinh dưỡng. Đối với
polysaccharide như pectin, giá trị sinh học đối với cơ thể là khả năng hỗ trợ quá
trình tiêu hóa, hạn chế các bệnh lý về đường tiêu hóa… Ngoài ra các hợp chất
glucid còn tham gia cấu tạo nên các hợp chất glycoside đóng vai trò rất quan trọng
trong phòng và chữa bệnh.
1.3.2. Protein

Tro

0,7


Protein trong quả chủ yếu là các enzyme, đây là nguyên nhân chính gây ra các
hiện tượng không mong muốn, điển hình là sự biến màu của dịch chiết chuối từ
màu trong sang màu nâu thẫm. Thêm nữa là quá trình tủa protein của dịch chiết
chuối, làm cho dịch sản phẩm không đồng nhất và không phù hợp về mặt cảm
quan. Xử lý nhiệt trong quá trình xử lý nguyên liệu mục đích là để vô hoạt các
enzyme bất lợi (như polyphenoloxydase gây biến màu sẫm) thông qua quá trình

chần hấp.
1.3.3. Chất béo
Chuối có rất ít chất béo. Chất béo tồn tại ở màng nguyên sinh chất của tế bào
hoặc trong các mô dự trữ. Hàm lượng chất béo thấp nên gần như không ảnh hưởng
đến công nghệ chế biến.
1.3.4. Các chất thơm
Các chất thơm tạo hương thơm đặc trưng cho sản phẩm. Trong chuối, isoamylacetate hương chuối chín, chính là mùi thơm đóng vai trò chủ đạo. Chúng dễ bay
hơi nên dễ bị mất đi trong quá trình chế biến nhất là khi gia nhiệt. Vì vậy cần chọn
một chế độ xử lý thích hợp và có biện pháp thu lại hương.
1.3.5. Các acid
Các acid hữu cơ có trong chuối đóng vai trò tạo vị, có thể bổ sung thêm acid
nhằm được độ đường/acid cần thiết trong nước quả và giúp chống oxy hóa. Các
acid hiện diện trong chuối là acid malic, citric, oxalic và tartaric. Độ pH của chuối
vào khoảng 4,5 - 5,2
1.3.6. Các khoáng chất
Khoáng chất trong chuối có nhiều ứng dụng quan trọng trong y học. Ngoài một
số thành phần như calcium, kali, phospho, trong chuối còn có magie, natri. Các
clorua, phosphat, lưu huỳnh cũng như các vitamin thiết yếu. Xét về mặt dinh
dưỡng, chuối có giá trị hơn cả khoai tây và tương đương với thịt, cứ 100g có thể
cho 100calo và dễ tiêu hóa
Bảng 1.2 Các khoáng chất có trong quả chuối [11]


Khoáng chất

Hàm lượng (mg)

Calcium

5

Kali

358

Phospho

22

Sắt

0,26

Magie

27

Kẽm

0,15

1.4.Công dụng của chuối
Chuối được dùng như một phương thuốc chữa bệnh rất hiệu quả. Hơn nữa, do
chúng có chứa lượng đường khá cao nên cũng được xem như một loại thực phẩm
giàu năng lượng. Với những giá trị dinh dưỡng thiết yếu, loại hoa quả này mang lại
một số lợi ích cho sức khỏe.
- Chuối rất tốt trong việc cải thiện hệ tiêu hóa và khôi phục chức năng hoạt động
của ruột. Chuối cũng giúp ích giảm thiểu bị táo bón. Trong trường hợp bị tiêu
chảy, cơ thể chúng ta sẽ mất một lượng chất điện giải quan trọng, nếu ăn chuối sẽ
giúp cơ thể khôi phục lại chất điện giải, vì trong chuối có chứa lượng kali cao.

- Axit béo có trong chuối xanh giúp nuôi dưỡng các tế bào niêm mạc dạ dày.
Những tế bào này rất có hữu ích trong việc hấp thụ canxi một cách hiệu qur, rất
cần thiết cho sự phát triển khỏe mạnh của hệ xương.
- Chất amino acid tryptophan có trong chuối sẽ được chuyển đổi thành chất
serotonin, giúp giảm thiểu các triệu chứng trầm cảm và cải thiện tâm trạng. Như
vậy, chuối là một phương thuốc rất tốt nhằm giảm căng thẳng và tình trạng bị
stress.
- Ăn chuối thường xuyên giúp giảm nguy cơ thoái hóa điểm vàng, một trong
những nguyên nhân gây giảm thị lực ở người cao tuổi.
- Do chứa hàm lượng kali cao và lượng natri thấp, nên chuối chính là sự lựa
chọn thích hợp để giảm thiểu nguy cơ bị huyết áp hay đột quỵ.
- Chuối cũng rất giàu các hợp chất phenolic giúp chống lão hóa, vì thế ăn chuối
thường xuyên còn giúp ngăn ngừa nguy cơ ung thư thận.


- Do hàm lượng sắt cao nên chuối giúp tăng thành phần hemoglobin trong máu
và giảm thiểu bệnh thiếu máu.


CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP SẤY
2.1.Bản chất và mục đích của quá trình sấy
2.1.1. Bản chất của quá trình sấy
Sấy là sự bốc hơi nước của sản phẩm bằng nhiệt ở nhiệt độ thích hợp, là quá
trình khuếch tán do chênh lệch ẩm ở bề mặt và bên trong vật liệu, hay nói cách
khác do chênh lệch áp suất hơi riêng phần ở bề mặt vật liệu và môi trường xung
quanh.
2.1.2. Mục đích
- Giảm khối lượng
- Tăng thời gian bảo quản sản phẩm
- Giảm độ kết dính, đóng cục ở vật liệu dạng bột

- Tăng khả năng dẫn nhiệt (đối với than củi, than quặng,…)
- Tăng độ bền
- Chống ăn mòn
2.1.3. Nguyên tắc của quá trình sấy
Sấy là quá trình công nghệ phức tạp. Về nguyên tắc, có nhiều phương pháp sấy
khác nhau. Theo dấu hiệu về năng lượng ta có hai nguyên tắc chính:
- Loại bỏ ẩm (nước) ra khỏi vật liệu, không làm thay đổi trạng thái liên kết vẫn ở
dạng lỏng
- Loại bỏ ẩm khi thay đổi trạng thái liên kết: lỏng trong vật liệu thành hơi
Cơ chế mô tả bằng 4 quá trình sau:
- Cấp nhiệt vào bề mặt vật liệu
- Dòng nhiệt từ bề mặt dẫn vào trong vật liệu
- Khi nhận được nhiệt lượng, dòng ẩm di chuyển ra ngoài bề mặt
- Dòng ẩm từ bề mặt vật liệu đi vào môi trường xung quanh.
2.2.Phân loại quá trình sấy
Người ta phân biệt 2 phương pháp sấy:
- Sấy tự nhiên: Tác nhân chính là nắng, gió,… Phương pháp này thời gian sấy
dài, tốn diện tích sân phơi, khó điều chỉnh và độ ẩm cuối cùng của vật liệu còn khá
lớn, phụ thuộc vào điều kiện thời tiết khí hậu.
- Sấy nhân tạo: Quá trình cần cung cấp nhiệt, nghĩa là phải dùng đến tác nhân
sấy như khói lò, không khí nóng, hơi quá nhiệt,… và nó được hút ra khỏi thiết bị
khi sấy xong. Quá trình sấy nhanh, dễ điều khiển và triệt để hơn sấy tự nhiên
Khi phân loại theo phương pháp sấy nhân tạo, ta có:


- Phân loại theo phương thức truyền nhiệt:
Phương pháp sấy đối lưu: Nguồn nhiệt cung cấp cho quá trình sấy là nhiệt
truyền từ môi chất sấy đến vật liệu sấy bằng cách truyền nhiệt đối lưu. Đây là
phương pháp sử dụng rộng rãi cho sấy hoa quả và sấy hạt.
Phương pháp sấy bức xạ: Nguồn nhiệt cung cấp cho quá trình sấy thực hiện

bằng bức xạ từ một bề mặt nào đó đến vật sấy, có thể dùng bức xạ thường, bức xạ
hồng ngoại.
Phương pháp sấy bằng điện trường dòng cao tần: Nguồn nhiệt cung cấp cho
vật sấy nhờ dòng điện cao tần tạo nên điện trường cao tần trong vật sấy làm vật
nóng lên.
- Phân loại theo tính chất xử lý vật liệu ẩm qua buồng sấy:
Sấy mẻ: Vật liệu đứng yên hoặc chuyển động qua buồng sấy nhiều lần, đến khi
hoàn tất được tháo ra ngoài.
Sấy liên tục: Vật liệu sấy được cung cấp liên tục và chuyển động của vật liệu
ẩm qua buồng sấy cũng xảy ra liên tục.
- Phân loại theo sự chuyển động tương đối giữa dòng khí và vật liệu ẩm:
Loại thổi qua bề mặt (cùng chiều, ngược chiều giữa dòng khí và vật liệu ẩm)
Loại thổi vuông góc với vật liệu.
2.3.Phương pháp thực hiện quá trình sấy
Mỗi loại sản phẩm có thể sử dụng nhiều loại thiết bị sấy khác nhau. Để thực
hiện quá trình sấy, có thể dùng nhiều hệ thống sấy khác nhau: Buồng sấy, hầm sấy,
sấy băng tải, sấy thùng quay,… Mỗi chế độ công nghệ sấy khác nhau sẽ có ảnh
hưởng khác nhau đến chất lượng của sản phẩm sấy đó. Ví dụ: sấy thóc có thể sử
dụng thiết bị sấy buồng, thiết bị sấy tháp, thiết bị sấy tầng sôi. Rau quả có thể sử
dụng thiết bị sấy buồng khi công suất nhỏ và thiết bị sấy hầm khi công suất lớn và
ổn định, rau quả muốn giữ các chất tươi sống, vitamin có thể sử dụng sấy thăng
hoa,…
- Thiết bị sấy hầm: Được dùng khá rộng rãi trong công nghiệp, dùng để sấy các
vật liệu dạng hạt, cắt lát,… với năng suất cao, dễ dàng cơ giới hóa, vật liệu được
đưa vào liên tục.
Hầm sấy thường dài 10-15m hoặc lớn hơn, chiều cao và chiều ngan phụ thuộc
vào xe gòong và khay tải vật liệu sấy.


- Thiết bị sấy băng tải: Dùng để sấy các vật liệu như rau quả, ngũ cốc, than đá,…

Cấu tạo gồm một phòng hình chữ nhật, trong đó có một vài băng tải truyền động
nhờ tay quay, các băng tải này tựa trên các con lăn.
- Thiết bị sấy tháp: Là thiết bị chuyên dụng để sấy các loại hạt cứng như thóc,
ngô, đậu,… có độ ẩm không lớn lắm và có thể tự dịch chuyển từ trên đỉnh tháp
xuống nhờ trọng lượng của chúng. Đặc điểm của thiết bị là có kênh gió nóng và
kênh gió thải ẩm được bố trí xen kẽ ngay trong lớp vật liệu. Tác nhân sấy đi qua
kênh gió nóng thực hiện quá trình sấy rồi nhận thêm ẩm đi vào các kênh thải và đi
ra ngoài.
- Thiết bị sấy thùng quay: Là thiết bị chuyên dụng để sấy các vật liệu có dạng
hạt hoặc dạng bột nhão, cục có độ ẩm ban đầu lớn.
Phần chính của thiết bị là một trụ tròn đặt nằm nghiên với mặt phẳng một góc
nào đó cố định hoặc biến đổi.
- Thiết bị sấy khí động: Dùng để sấy các vật liệu dạng hạt bé, nhẹ xốp, các tinh
thể,…
Phần chính của thiết bị là một ống thẳng đứng, trong đó vật liệu được không khí
nóng hoặc khói lò cuốn đi từ dưới lên trên và dọc theo thành ống.
- Thiết bị sấy tầng sôi: Dùng để sấy vật liệu dạng cục, hạt. Cũng như thiết bị sấy
khí động, sấy tầng sôi có ưu điểm là cường độ sấy rất lớn, dễ điều chỉnh nhiệt độ
sấy và vật liệu sấy khô khá đồng đều.
- Thiết bị sấy phun: Chuyên dùng để sấy các dịch thể. Sản phẩm sấy dạng bột
hòa tan như sữa bò, sữa đậu nành, bột trứng, café hòa tan,…
Bộ phận sấy cơ bản của thiết bị sấy phun là buồng sấy, thường là tháp hình trụ,
trong đó dịch thể được nén bởi một bơm cao áp đưa qua vòi phun cùng với tác
nhân sấy tạo thành dạng như sương mù và quá trình sấy thực hiện.
- Thiết bị sấy buồng: Dùng để sấy các vật liệu dạng hạt, cục, tấm,… buồng sấy
có dạng hình khối lập phương, khối chữ nhật đứng hay nằm. Thành buồng sấy
được bọc cách nhiệt và cách ẩm. Vật sấy được rải đều thành lớp trên các tầng khay
đặt gác lên khung giá trong buồng sấy. Bộ phận gia nhiệt cho tác nhân sấy có thể
đặt trong hoặc ngoài buồng sấy. Quá trình sấy gián đoạn hay theo chu kỳ. Nạp và
tháo nguyên liệu thủ công hay cơ giới. Buồng sấy có cấu tạo đơn giản, dễ chế tạp,

lắp đặt, dễ vận hành, vốn đầu tư ít. Nhược điểm là năng suất nhỏ.


2.4.Chọn thiết bị sấy
Dựa vào các đặc tính của mỗi thiết bị có thể dùng thiết bị sấy hầm, sấy băng tải
và sấy buồng để sấy chuối. Tuy nhiên, trong đồ án này sấy chuối năng suất 350 kg
sản phẩm/ mẻ, năng suất nhỏ nên em chọn thiết bị sấy buồng.
Thiết bị sấy buồng là thiết bị 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 không. Do yêu cầu về an toàn thực phẩm, ta chọn buồng sấy làm bằng thép
có cách nhiệt.
Tác nhân trong thiết bị buồng sấy ta dùng không khí nóng, là loại tác nhân sấy
thông dụng nhất có thể dùng cho hầu hết các loại sản phẩm. Tuy vậy dùng không
khí nóng cần trang bị thêm bộ phận gia nhiệt không khí (calorife khí-khói hay khíhơi). Nhiệt độ không khí sấy không thể quá cao, thường nhỏ hơn 500 oC vì nếu
nhiệt độ cao hơn thiết bị trao đổi nhiệt phải sử dụng thép hợp kim hay gốm sứ chi
phí cao.
Không khí được đốt nóng nhờ calorifer. Trong thiết bị buồng ta tổ chức cho tác
nhân sấy lưu động cưỡng bức nhờ hệ thống quạt gió.
Buồng sấy cần bố trí giá đỡ, khay,… Sao cho tác nhân có thể dễ dàng đi qua vật
liệu sấy để truyền nhiệt cho vật liệu và nhận thêm ẩm thải ra ngoài vì vậy mật độ
vật liệu sấy trên khay, khe hở giữa thành khay với tường thiết bị sấy, kích thước và
vị trí lỗ thoát ẩm có ý nghĩa đặc biệt trong thiết bị sấy buồng. Khe hở giữa thành
khay và tường thiết bị được bố trí đủ cho thao tác được dễ dàng. Mật độ vật liệu
sấy trên khay cũng có một ý nghĩa đặc biệt. Nếu vật liệu có mật độ quá lớn thì tác
nhân sấy khó lưu chuyển dẫn đến thời gian sấy lớn và vật liệu khô không đều, do
đó chất lượng và năng suất có thể giảm. Ngược lại nếu mật độ vật liệu trên khay
quá bé, điều kiện truyền nhiệt truyền chất được tăng cường thì thời gian sấy sẽ
giảm, chất lượng sản phẩm sấy cao nhưng năng suất thiết bị thì không lớn. Do đó
mật độ vật liệu trên khay có một giá trị tối ưu. Giá trị tối ưu này phụ thuộc vào
từng loại vật liệu và thường được xác định bằng thực nghiệm.

Chương 3: Quy trình công nghệ sấy chuối
3.1.Sơ đồ quy trình công nghệ sấy chuối
Chuối quả

Phân loại, lựa
chọn
Nước

Acid citrid
0.15%

Rửa

Nước thải

Bóc vỏ

Vỏ

Ngâm (lần 1)
Cắt lát (2 lát)
Ngâm (lần 2 )
Xếp khay
Sấy (3 giai đoạn)
Phân loại
Xử lý đèn tia tử ngoại
(nếu có)
Đóng gói

Sản phẩm
Hình 3.1. Sơ đồ quy trình sấy chuối [11]

Hình 3.1 Sơ đồ quy trình công nghệ


3.2.Thuyết minh sơ đồ quy trình công nghệ sấy chuối
3.2.1. Lựa chọn phân loại
Nguyên liệu: Thường được chế biến từ các loại chuối tiêu, chuối bom, ở một số
nước sử dụng chuối tây. Chuối phải thật chín, tươi tốt. Vỏ phải dễ bóc có màu vàng
hoàn toàn đến vàng có chấm nâu. Ruột chuối mềm nhưng không nhũn, không bị
chát. Ở độ chín này hàm lượng tinh bột và polyphenol thấp, làm cho sản phẩm có
màu sắc, hương vị tốt. Loại bỏ những quả bị hư thối không đáp ứng được cho chế
biến. Phân loại là phân chia nguyên liệu thành từng nhóm có tính chất đồng nhất
về phẩm chất và kích thước. Đối với nguyên liệu bị thối một phần, cắt bỏ phần thối
và phân loại vào một nhóm riêng.
Yêu cầu của công đoạn:
- Quả không bầm dập, sâu thối, chín đúng mức độ. Quả chưa chín thì màng tế
bào cứng, dịch bào ít nên nhiều phế liệu, hàm lượng đường thấp, acid cao nên quả
chua. Quả quá chín thì mô quả mềm và bở, khi ép thịt quả kết lại không cho dịch
quả thoát ra, dịch quả có nhiều bọt và khó lắng, lọc.
- Nguyên liệu chuối tiêu vụ đông xuân tốt hơn vụ hè thu. Chuối phải chín hoàn
toàn nhưng không bị nâu, không lên men rượu, không cần phân loại theo kích cỡ
và có thể sử dụng cả những khúc chuối thừa ở dây chuyền compot chuối loại ra.
Quá trình thực hiện:
- Cắt rời nải chuối thành từng quả, loại bỏ những quả không phù hợp với sản
xuất
- Việc lựa chọn và phân loại nguyên liệu do công nhân tiến hành cắt gọt. Công
nhân làm việc ở hai bên băng tải, vận tốc băng tải từ 0,12-0,15m/s. Chiều rộng

băng tải khoảng 60-80cm.
3.2.2. Rửa
Trong sản xuất người ta dùng nước để rửa, nhằm loại trừ các tạp chất, bụi đất,
cát bám xung quanh nguyên liệu đồng thời làm giảm một số lượng đáng kể vi sinh
vật trên bề mặt nguyên liệu.
Yêu cầu đối với công đoạn rửa:
- Nguyên liệu rửa xong phải sạch, không bị dật nát vì như vậy sẽ tạo điều kiện
cho các vi sinh vật xâm nhập và phát triển sau này, nguyên liệu phải ít bị tổn thất


dinh dưỡng do các thành phần dễ hòa tan trong nước như các loại đường, vitamin,
muối khoáng,… khuếch tán lẫn vào trong nước rửa. Thời gian rửa phải ngắn, tiết
kiệm nước, lượng nước dùng là 0,7-1 lít/kg nguyên liệu.
- Nước rửa phải đạt những chỉ tiêu do Bộ Y Tế quy định. Sử dụng nước có độ
cứng 20mg/l. Nước có độ cứng cao làm cho quả sau sấy giòn và cứng hơn.
Quá trình thực hiện:
- Nguyên liệu trải qua hai giai đoạn là ngâm rồi rửa xối.
- Ngâm là quá trình làm cho nước thấm ướt nguyên liệu, các chất bẩn hút nước
trương lên làm giảm lực bám của nó vào nguyên liệu, quá trình này được hỗ trợ
bằng tác dụng cơ học là thổi khí.
- Thiết bị : dùng máy ngâm rửa xối tưới.

1. Máng dẫn nguyên liệu vào
2. Băng tải
3. Ống thổi khí
4. Vòi phun nước áp lực cao
Hình 3.2 Máy ngâm rửa xối tưới [13]
3.2.3. Bóc vỏ
Mục đích: Loại bỏ phần không ăn được, có giá trị dinh dưỡng thấp không phù
hợp cho việc sản xuất ví dụ như: vỏ, cuống,…

- Do hình dạng và cấu trúc của nguyên liệu không đồng nhất nên công đoạn này
thường được làm bằng thủ công.
- Thao tác bóc vỏ chuối: Dùng dao cắt nhỏ cuống hay dùng tay bẻ cuống, rồi bóc
sạch vỏ quả theo chiều dọc của quả, không làm ruột quả bị bầm dập hay nứt, gãy.
- Tước xơ: Xơ chuối lẫn vào thịt quả khi vào hộp thường bị xám đen hoặc rơi
vào nước đường làm xấu sản phẩm, do đó cần phải tước sạch. Các xơ nằm ở rãnh
quả được tước bằng mũi dao nhỏ nhọn đầu.
3.2.4. Ngâm
Ngâm chuối vào nước sạch sau đó bổ sung thêm nước ngâm acid citrid 0,15%
để tránh hiện tượng oxy hóa thâm đen bên ngoài quả chuối làm ảnh hưởng đến
màu sắc của sản phẩm sau này.


3.2.5. Cắt lát và xếp khay
Nguyên liệu cắt thành hai lát để quá trình sấy quá trình sấy đảm bảo nguyên liệu
được sấy đều và sản phẩm có cảm quan tốt.
Xếp vào khay nhôm đục lỗ để ráo nước và đưa đi sấy. Quá trình xếp khay cần
lưu ý không được xếp với mật độ quá dày, các lát cắt chồng lên nhau vì như vậy
nguyên liệu không được sấy đều. Không nên quá thưa làm tiêu tốn năng lượng.
3.2.6. Sấy
Mục đích:
- Chế biến: Tăng độ giòn thịt quả, mang tính chất đặc trưng của sản phẩm.
- Bảo quản: Vi sinh vật bị tiêu diệt.
Các biến đổi:
- Biến đổi vật lý: Sự tạo thành gradient nhiệt độ ở mặt ngoài và trong vật liệu.
+ Biến đổi tính chất cơ lý: Như sự biến dạng, hiện tượng co, hiện tượng tăng độ
giòn của vỏ.
- Biến đổi hóa lý:
+ Khuếch tán ẩm: Trong giai đoạn đầu của quá trình sấy, ẩm khuếch tán từ lớp
ngoài vào trong vật liệu do giãn nỡ vì nhiệt. Đây là sự dời ẩm gây nên do sự chênh

lệch nhiệt độ các phần khác nhau của vật liệu sấy.
+ Chuyển pha giữa lỏng sang hơi của ẩm.
- Biến đổi hóa học: Tốc độ phản ứng hóa học tăng lên do nhiệt độ vật liệu tăng
như phản ứng oxi hóa khử, phản ứng Maillard là phản ứng tạo màu không enzyme
của protein và đường khử, phản ứng phân hủy protein làm giảm khả năng thích
nghi với sự tách nước.
- Biến đổi hóa sinh:
+ Giai đoạn đầu: Nhiệt độ nguyên liệu tăng dần và chậm tạo ra sự hoạt động
mạnh mẽ của hệ enzyme nhất là các enzyme oxy hóa khử, gây ảnh hưởng xấu đến
sản phẩm.
+ Giai đoạn sau: Enzyme bị vô hoạt.
- Biến đổi sinh học: tiêu diệt vi sinh vật trên bề mặt nguyên liệu.
- Biến đổi cảm quan:
+ Màu sắc: Màu tự nhiên bị mất đi do tác dụng của nhiệt độ. Sản phẩm có màu
thẫm, màu nâu do phản ứng caramen hóa, phản ứng tạo melanoidin và oxi hóa các
polyphenol…
+ Mùi: Một số chất thơm bay theo hơi ẩm và do nhiệt độ bị phân hủy gây tổn
thất chất thơm. Một số mùi thơm được tạo thành mùi đặc trưng của chuối sấy.
+ Vị: Cường độ vị ngọt tăng lên.


Thiết bị: Thiết bị buồng sấy

Hình 3.3 Thiết bị sấy buồng [12]
3.2.7. Phân loại, xử lý đèn tia tử ngoại, bao gói
Phân loại sản phẩm theo màu sắc và kích cỡ lát chuối sấy.
Bao gói: Có thể bao gói ròi từng lát hoặc ép nhẹ trong khuôn thành bánh 100g,
200g và bao lại bằng xenlofen. Thời gian bảo quản có thể được 1 năm.

CHƯƠNG 4. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY
BUỒNG
4.1.Các kí hiệu sử dụng
G1: Lượng nhập liệu của vật liệu sấy (kg)
G2: Lượng sản phẩm sau khi sấy (kg)
ω1 : Độ ẩm trên căn bản vật liệu ướt trước khi sấy (%)
ω2: Độ ẩm trên căn bản vậ liệu khô sau khi sấy (%)
d1: Hàm lượng ẩm của không khí trên căn bản không khí khô trước khi vào sấy
d2: hàm lượng ẩm không khí trên căn bản không khí khô sau khi vào sấy
W: Lượng ẩm bốc hơi (kg)
L: Lượng không khí khô cần thiết
l: Lượng không khí khô cần thiết để tách 1 kg ẩm ra khỏi vật liệu
I0, I1, I2: Nhiệt hàm của không khí trước khi vào buồng đốt, sau khi ra khỏi
buồng đốt và sau khi ra khỏi buồng sấy (J/kgkkk).
4.2.Chọn chế độ sấy
Điều kiện thiết kế: Chuối chín có độ ẩm ban đầu ω 1=75%, độ ẩm cuối
ω2=15%.
Tác nhân sấy là không khí nóng.
Thời gian sấy: 16 giờ
Chế độ sây có 3 giai đoạn:
Giai đoạn 1: Nhiệt độ tác nhân sấy : t1=60oC
Độ ẩm của quả chuối: ω11=75%, ω12
Thời gian sấy: 8=1 ‫ז‬h
Giai đoạn 2: Nhiệt độ tác nhân sấy: t2=75oC
Độ ẩm của quả chuối: ω21, ω22
Thời gian sấy: 7=2 ‫ז‬h
Giai đoạn 3: Nhiệt độ tác nhân sấy: t3=90oC
Độ ẩm chuối quả: ω31, ω32= 15%
Thời gian sấy: 1=3 ‫ז‬h
Tốc độ sấy của cả 3 giai đoạn là v= 2m/s

Trạng thái không khí bên ngoài trời nơi đặt thiết bị sấy ở Hà Tĩnh nên ta chọn:
- Nhiệt độ: t0=25oC
- Độ ẩm: φ0=84%


4.3.Tính toán cân bằng vật chất
 Các thông số cơ bản:
Lượng ẩm bốc hơi cho cả quá trình sấy:
( TL5-Trang 128)
Lượng vật liệu đưa vào lúc đầu là:
Chia ẩm bốc hơi theo các giai đoạn như sau:

W1 = 420 kg/mẻ, W2 = 270 kg/mẻ, W3 = 150kg/mẻ
4.3.1. Giai đoạn 1
Độ ẩm của vật liệu ra khỏi giai đoạn 1:
Vì
Suy ra
Suy ra
Lượng vật liệu ra khỏi gia đoạn 1:
Các đại lượng trên được tính trung bình cho 1 giờ của giai đoạn 1:
- Lượng ẩm bốc hơi giai đoạn 1 trong 1 giờ:
(kg/h) ( CT 2.3 - TL 2)
- Lượng vật liệu ra khỏi giai đoạn 1 trong 1 giờ:

(kg/h)

4.3.2. Giai đoạn 2 W2=270 kg/mẻ
Độ ẩm của vật liệu đi vào giai đoạn 2: ω21=ω12=61,36364%
Lượng vật liệu đi vào giai đoạn 2: G21=G12=770 kg
Độ ẩm vật liệu đi vào giai đoạn 2:

Lượng vật liệu ra khỏi giai đoạn 2:

Các đại lượng trên tính trung bình cho 1 giờ của giai đoạn 2
- Lượng ẩm bốc hơi giai đoạn 2 trong 1 giờ:

(kg/h)

- Lượng ẩm vật liệu ra khỏi giai đoạn 2 trong 1 giờ:

(kg/h)

4.3.3. Giai đoạn 3

W3=150 kg/mẻ


Độ ẩm của vật liệu đi vào giai đoạn 3: ω22=ω31=40,5%
Lượng vật liệu đi vào giai đoạn 3: G31=G22=500 kg
Độ ẩm vật liệu ra khỏi giai đoạn 3:

Lượng vật liệu ra khỏi giai đoạn 3 chính là sản phẩm, tức là:

Các đại lượng tính trung bình cho 1 giờ của giai đoạn 3:
- Lượng vật liệu ra khỏi giai đoạn 3 trong 1 giờ:

(kg/h)

4.4.Tính toán quá trình sấy lý thuyết
4.4.1. Tính toán trạng thái không khí bên ngoài

Trạng thái không khí bên ngoài: t0= 25oC, φ0=84%. Từ đó ta xác định được :
Phân áp suất bão hòa hơi nước Pb tại nhiệt độ 25oC là:
(TL5 -Trang 31)
Lượng chứa ẩm d0
(kg ẩm / kgkk)

(TL5 – trang 28)

Nhiệt dung riêng dẫn xuất Cdx:

(kJ/kgkkk)
Entanpy của không khí ẩm I0

Trong đó: Cpk, Ca tương ứng là nhiệt dung riêng của không khí khô và hơi nước
và

r

là

nhiệt

ẩm

hóa

hơi.

Có

thể

lấy

Cpa=1,842kJ/kg.K=0,44kcal/kg.K và r=2500kJ/kg.
Suy ra

(kJ/kgkkk)

Cpk=1,004kJ/kg.K,
( TL5- trang 29)


Khối lượng riêng của không khí:

(kg/m3)
4.4.2. Giai đoạn 1
Giai đoạn này năng suất bốc hơi là lớn nhất, ẩm bốc hơi nhiều nên nhiệt độ tác
nhân sấy ra khỏi buồng sấy thấp. Vì vậy không cần hồi lưu.
4.4.2.1.
Trạng thái không khí vào buồng sấy
t1=60oC
Phân áp suất bão hòa hơi nước Pb11 tại nhiệt độ 60oC:

Lượng chứa ẩm: (kg ẩm/kgkk)
Entanpy của không khí vào buồng sấy:

(kJ/kgkkk)
Độ ẩm tương đối của không khí vào buồng sấy:
(TL5-Trang 29)

Khối lượng riêng của không khí trong giai đoạn 1:

(kg/m3)
4.4.2.2.

Trạng thái của không khí ra khỏi buồng sấy

Giai đoạn này là giai đoạn tốc độ sấy không đổi, nhiệt độ vật liệu không đổi.
Nhiệt độ và độ ẩm không khí vào buồng là t 11=60oC, φ11=13,465%. Ta chọn nhiệt
độ không khí ra khỏi buồng sấy là t12=35oC
Áp suất hơi bão hòa hơi nước ra khỏi buồng sấy:

Lượng chứa ẩm:

(kg ẩm/kgkk)
Độ ẩm tương đối của không khí ra khỏi buồng sấy:


Khối lượng riêng của không khí ra khỏi buồng sấy:

(kg/m3)
 Nhiệt độ điểm sương giai đoạn 1:
Ở nhiệt độ điểm sương ta có φ=100%
Lượng chứa ẩm tại nhiệt độ điểm sương:
Phân áp suất bão hòa hơi nước tại nhiệt độ điểm sương:
Tra bảng I.250 – TL7, ta có nhiệt độ điểm sương (tại P b=0,04436 at)

tđs=30,3786. ∆t=t12 – tđs1 = 35-30,3786=4,6214oC nên t12 =35oC chấp nhận
được.
4.4.2.3.

Cân bằng nhiệt lý thuyết

Tiêu hao không khí lý thuyết:

(kgkk/kg ẩm) (CT 7.30-TL1)
(kg/m3)
(kg/h)
Lưu lượng tác nhân sấy giai đoạn 1 là:

Tiêu hao nhiệt lý thuyết:

(kJ/kg ẩm)

(2.13 – TL2)

(2.14– TL2)
Nhiệt do không khí đưa vào:

(kJ/h) = 21801843.66 (kJ)
Với L0 chính là L1
Suy ra nhiệt đưa vào hệ thống:
Nhiệt đưa ra khỏi hệ thống : Qr=Q1+Q2’
Q1 là nhiệt hữu ích:
(kJ/h) = 287.226 (kW)
(Trang 81-TL2)


Trong đó tm1 là nhiệt độ sấy vào của vật liệu tm1=t0=25oC
Q2’ là tổn thất nhiệt do khí thoát:

(kJ/h)
= 3128868.85 (kJ)
Suy ra:
Suy ra
Hiệu suất nhiệt của buồng sấy:
4.4.3. Giai đoạn 2
4.4.3.1.
Trạng thái không khí vào buồng sấy

t21=75oC

Giai đoạn này môi chất vào lớn hơn, năng suất bốc hơi ẩm nhỏ hơn, vì cần hồi
lưu để tiết kiệm nhiệt.
Trong giai đoạn 2 nhiệt độ tác nhân sấy vào buồng sấy là t 21=75oC. Vì hồi lưu
nhiệt nên độ ẩm tương đối của tác nhân sấy sẽ lớn hơn ở giai đoạn 1
(φ11=13,465%). Ta chọn độ ẩm của không khí vào buồng sấy giai đoạn 2 là
φ21=20%

Để tiện lợi cho việc điều chỉnh quạt gió, ta thiết kế sao cho lưu lượng khối
không khí ở cả 3 giai đoạn như nhau, tức là L1 = L2 = L3 hay W1l1 = W2l2 = W3l3.
Từ đó ta có:

Lượng chứa ẩm:

Entanpy:

Khối lượng riêng của không khí vào giai đoạn 2 là:

4.4.3.2.

Trạng thái không khí ra khỏi buồng sấy

Lượng chứa ẩm:

Nhiệt độ của không khí ra khỏi buồng sấy:

Phân áp suất hão hòa hơi nước:

Độ ẩm tương đối:

Khối lượng riêng của không khí

4.4.3.3.

Trạng thái không khí sau hỗn hợp

Hệ số hồi lưu:

Nhiệt độ khí sau hỗn hợp:

Phân áp suất bão hòa hơi nước sau hỗn hợp:

Lượng chứa ẩm:

Entanpy:

Độ ẩm tương đối:

Khối lượng riêng của không khí:

4.4.3.4.

Cân bằng nhiệt lý tuyết

Tiêu hao không khí lý thuyết: l2=146,3134 (kJ/kg ẩm)

Lưu lượng tác nhân sấy:

Lưu lượng khí mới bổ sung:

Tiêu hao nhiệt:

Nhiệt đưa vào buồng sấy:

 Cân bằng nhiệt của hệ thống:
- Nhiệt đưa vào:
Q0 là nhiệt do không khí mới đưa vào
Suy ra
Vậy
- Nhiệt đưa ra khỏi hệ thống:
Q1 là nhiệt hữu ích
( tm2 nhiệt độ vào của vật liệu giai đoạn 2 bằng nhiệt độ ra của giai đoạn 1 t m2. Vì
giai đoạn 1 VLS vào sẽ có nhiệt độ thấp bằng nhiệt độ môi trường nên nhiệt độ
ra của vật liệu giai đoạn 1 ta lấy nhỏ hơn nhiệt độ trung bình TNS khoảng
4÷5oC).

Như vậy chúng ta có:
Q2’ là tổn thất nhiệt do khí thoát:
Suy ra
Vậy
Suy ra
4.4.4. Giai đoạn 3
4.4.4.1.
Trạng thái không khí vào buồng sấy
Xác định các thông số không khí vào buồng sấy: ta có t31=90oC, chọn φ31=10%

Lượng chứa ẩm:

Entanpy:

Khối lượng riêng của không khí vào giai đoạn 3 là:

4.4.4.2.

Trạng thái không khí ra khỏi buồng sấy

Lượng chứa ẩm:
)
Nhiệt độ của không khí ra khỏi buồng sấy:

Phân áp suất hão hòa hơi nước:

Độ ẩm tương đối: