NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH MÁY SẤY THỊT BÒ. TT LUẬN VĂN THẠC SĨ

Đ I H C ĐÀ N NG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN HỮU TÍN

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO
MƠ HÌNH MÁY SẤY THỊT BÒ
Chuyên ngành : Kỹ thu t Cơ khí
Mã số
: 8.52.01.03

TĨM T T
LU N VĔN THẠC SĨ K THU T

Đà Nẵng - Năm 2018


Cơng trình được hồn thành tại

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS TRẦN XUÂN TÙY

Phản biện 1:

Phản biện 2:

Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp
thạc sĩ kỹ thuật họp tại Trường Đại học Bách Khoa vào ngày …..
tháng …… năm 2018.

Có thể tìm hiểu luận án tại:
- Trung tâm Học Liệu, Đại học Đà Nẵng tại Trường Đại học
Bách Khoa
- Thư viện Khoa Cơ điện tử, Trường Đại học Bách Khoa
ĐHĐN


M ĐẦU
Các loại thịt nói chung và thịt bị tươi nói riêng ở dạng tươi,
sống có độ ẩm rất cao (khoảng 70 ÷ 80%), đây là mơi trường thuận
lợi cho sự phát triển c a vi sinh vật. Muốn dự trữ sản phẩm được
trong thời gian dài thì cần phải giảm độ ẩm xuống khoảng (8 ÷16)%.
Thịt bị xếp trong nhóm thịt đỏ làm thực phẩm rất tốt cho s c khỏe
con người.
Trong thực tiễn đời sống, thịt bị nói riêng và thịt, cá nói
chung có nhiều hình th c chế biến khác nhau để trở thành thực phẩm
ăn được.
Theo thị hiếu và thói quen, cũng như giá trị dinh dưỡng c a
thịt bò cao nên ch yếu dùng chế biến tươi làm thực phẩm hàng
ngày.
Một tỷ lệ rất nhỏ thịt bị được đưa vào sấy khơ để bảo quản
lâu dài và dự trữ, thông thường được tẩm gia vị và làm chín trước
hoặc trong q trình làm khơ.
Làm khơ bằng phương pháp tự nhiên hay nhân tạo sẽ kìm
hãm được sự phát triển c a vi sinh vật, m c độ kìm hãm tùy thuộc
vào lượng nước bốc hơi nhiều hay ít. Mục đích c a việc làm khơ sản
phẩm thực phẩm là khống chế sự thối rửa do vi khuẩn gây nên.
Phương pháp làm khô bằng phơi nắng, than c i hay than đá được con
người sử dụng từ xa xưa cho tới nay, nó có nhiều ưu điểm như dễ sử

dụng, có sẵn trong tự nhiên. Tuy nhiên q trình chế biến bằng th
cơng phụ thuộc nhiều vào thời tiết, nhiệt độ sấy không ổn định, cần
mặt bằng rộng, tốn nhiều nhân công và thời gian, sản phẩm thường
có chất lượng thấp do khơng đảm bảo chỉ tiêu vệ sinh an tồn thực
phẩm do bụi, khói và ruồi nhặng đậu vào.
Sấy được thực hiện bằng các thiết bị sấy sử dụng nguồn khí
nóng từ các dạng năng lượng khác nhau để sấy. So với sấy th công
bằng c i, than đá..., sấy bằng năng lượng điện đảm bảo các yêu cầu
về chất lượng, sản phẩm ít mất mát hư hỏng, tốn ít nhân cơng, giảm
thời gian và không phụ thuộc vào thời tiết, tăng s c cạnh tranh nội
địa cũng như trên thị trường thế giới. Làm khơ thịt bị bằng thiết bị
sấy cấp nhiệt bằng dây điện trở và quạt sẽ tạo ra khơng khí nóng là
tác nhân sấy bảo đảm an tồn thực phẩm; vì gia nhiệt bằng lị đốt thì
khơng khí sấy là khói lị có nhiều thành phần ảnh hưởng đến chất
lượng thực phẩm. Tuy nhiên làm khô bằng thiết bị sấy gia nhiệt bằng
điện phải tốn chi phí lớn để đầu tư cho thiết bị sấy.

1


Từ những lý do trên tôi quyết định chọn đề tài: “Nghiên cứu
thiết kế, chế tạo mơ hình sấy thịt bò”
1. Lý do chọn đ đ tài
ng dụng khoa học kỹ thuật vào thực tế sản xuất nhằm nâng
cao năng xuất, đem lại hiệu quả kinh tế cho người tiêu dùng. Đặc
biệt hơn nửa là trong thực phẩm tiêu dùng ngày càng quan trọng
trong vấn đề bảo quản, chế biến và nâng cao chất lượng sản phẩm.
Qua khảo sát và nghiên c u một số nơi chế biến sản phẩm
thịt bị khơ tại TP Đà Nẵng vẫn chế biến theo phương pháp sấy th
công, năng suất thấp, không đảm bảo chỉ tiêu vệ sinh an tồn thực

phẩm do bụi, khói và ruồi nhặng đậu vào.
Chính vì vậy, việc nghiên c u ng dụng công nghệ và thiết
bị nâng cao chất lượng sản phẩm thịt bị khơ là cần thiết. Nên bản
thân chọn đề tài: “Nghiên cứu thiết kế và chế tạo mơ hình máy sấy
thịt bị ”.
2. Mục tiêu nghiên c u
Tính tốn nhiệt, thiết kế vách ngăn và biên dạng c a cánh
quạt để đưa lưu lượng gió mang hơi nóng vào các tầng sấy gần như
nhau.
Tăng năng suất giảm sản phẩm phải sấy lại.
3. Đối tượng và ph m vi nghiên c u
Đối tượng nghiên c u là mơ hình máy sấy thịt bị khơ.
Phạm vi nghiên c u là sấy khơ thịt động vật để đóng gói, ch
yếu là thịt bò.
4. Phương pháp nghiên c u
Thực hiện phương pháp nghiên c u thực tiễn, dựa vào việc
thiết kế mơ hình, thơng qua việc tính tốn nhiệt và kiểm tra để q
trình sấy thịt được khơ gần như nhau ở các tầng, kiểm soát điều
khiển nhiệt động tự động.
5. Ý nghĩa khoa học và th c ti n
5.1 Ý nghĩa khoa học
Tạo mẫu máy sấy thịt bị khơ.
5.2 Ý nghĩa th c ti n
ng dụng nghiên c u c a khoa học đem vào thực tế sản
xuất, để tăng năng suất nâng cao chất lượng sản phẩm.
6. D ki n k t qu đ t được
Chế tạo mô hình máy sấy thịt bị khơ điều khiển nhiệt độ tự
động.

2

M

ĐẦU

Ngày nay nhu cầu cuộc sống ngày càng cao, đòi hỏi vấn đề
vệ sinh an toàn thực phẩm đặt lên trên hàng đầu, song hành cùng với
sự phát triển c a khoa học công nghệ.
Việc chế biến và bảo quản thực phẩm, ngày càng nghiêm
ngặt. Chính vì lẽ đó việc dùng máy sấy khơ thịt bị theo kiểu sấy
khay vẫn chưa đạt tối ưu. Nên tôi quyết định chọn đề tài: “Nghiên
cứu thiết kế và chế tạo mơ hình máy sấy thịt bò ”
Chương 1: T NG QUAN CÁC VẤN Đ NGHIểN CỨU
1.1. T ng quan tình hình nghiên c u thuộc lĩnh
v c đ tài
1.2. Tiêu chuẩn thịt bò ch bi n có xử lý nhi t
1.3. T ng quan cơ b n v máy s y th c phẩm
1.4. T ng quan v một số cơng trình nghiên c u
s y thịt bị trong và ngồi nước
1.5. Cơng ngh s y thịt bị khơ
Chương 2: THIẾT KẾ NGUYểN LÝ VÀ KẾT CẤU
MÁY

2.1 Xác định tính năng kỹ thu t máy
2.2 Phân tích và l a chọn phương án
2.3 Thi t k nguyên lý c a máy s y
Chương 3: THIẾT KẾ H TH NG ĐI U KHI N
3.1 Tính tốn nhi t
3.2 Thi t k h thống s y nhi t

3.3 Thi t k h thống t động đi u chỉnh nhiêt độ
theo yêu c u c a cơng ngh .
Chương 4: CHẾ TẠO MƠ HÌNH VÀ TH C HI N
TH C NGHI M
4.1 Các lo i bộ ph n và ph n tử đi u khi n nhi t
độ sử dụng cho ch t o
4.2 Th c nghi m v máy và ch t lượng s y
KẾT LU N

3


Chương 1: T NG QUAN CÁC VẤN Đ NGHIểN CỨU
1.1.
T ng quan tình hình nghiên c u thuộc lĩnh v c
đ tài
1.1.1 Sơ lược về thịt bò
Thịt bò là một loại thực phẩm rất được ưa chuộng và sử dụng
nhiều trong các bữa ăn c a người Việt nam. Thịt bị có hàm lượng
dinh dưỡng rất cao và đảm bảo s c khỏe cho con người nếu chúng ta
biết sử dụng và bảo quản đúng cách sao cho luôn tươi ngon và bổ
dưỡng. Do vậy, hiểu được phương pháp bảo quản tốt nhất sẽ giúp
chúng ta có được những bữa ăn ngon miệng và cung cấp đầy đ dinh
dưỡng cho bạn và người thân u.

Hình 1.1 Thịt bị ngon có màu đỏ tươi
Thịt bò ch a nhiều vitamin B12: Vitamin B12 cần thiết cho các tế
bào, nhất là các tế bào máu đỏ mang oxy đến các mô cơ. Vitamin
B12 thúc đẩy nhánh chuỗi amino acid chuyển hóa, do đó cung cấp
năng lượng cần thiết cho cơ thể trong những hoạt động cường độ

cao. Thịt bò đỏ tươi ngon như hình 1.1
1.1.2 Thịt bị khơ

4


Hình 1.2 Thịt bị được sấy khơ
1.2 Tiêu chuẩn thịt bị ch bi n có xử lý nhi t
1.2.1 Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7049:2002
1.2.2 Yêu cầu kỹ thuật
a) Nguyên liệu
b) Yêu cầu về cảm quan
c) Các chỉ tiêu lý hóa
d) Dư lượng kim loại nặng
e) Các chỉ tiêu vi sinh vật
f) Dư lượng thuốc thú y
g) Độc tố nấm mốc
h) Dư lượng hoocmon
i) Phụ gia thực phẩm
j) Phương pháp thử
1.3 T ng quan cơ b n v máy s y th c phẩm
1.3.1 Tĩnh lực học của quá trình sấy

Hình 1.3 Đồ thị phân loại trạng thái vật liệu xốp theo độ ẩm

5


1.3.2 Động lực học của quá trình sấy

Hình 1.4 Đường cong đặc trưng của quá trình sấy
1.3.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy
a) Nhiệt độ sấy
b) Độ ẩm sấy
c) Thời gian sấy
d) Vật liệu sấy
1.3.4 Phương pháp sấy
1.3.5 Các thiết bị sấy
a) Thiết bị sấy tĩnh vỉ ngang (Hình 1.5)

Hình 1.5 Máy sấy vĩ ngang

6


b) Máy sấy hầm

Hình 1.6 Máy sấy hầm
c) Máy sấy thùng quay

Hình 1.7 Máy sấy thùng quay
d) Máy sấy bằng băng tải

7


Hình 1.8 Máy sấy bằng băng tải
1.4. T ng quan v một số cơng trình nghiên c u s y thịt
bị trong và ngồi nước
1.4.1 Một số cơng trình trong nước

1.4.2 Một số cơng trình nước ngồi
1.5 Cơng ngh s y thịt bị khơ
Chương 2: THIẾT KẾ NGUYểN LÝ VÀ KẾT CẤU
MÁY

2.1 Xác định tính năng kỹ thu t máy
2.1.1 Đặc tính chung
2.1.2 Sấy đối lưu

Hình 2.1 Sơ đồ máy sấy nóng đối lưu

8


2.1.3 Sấy bức xạ

Hình 2.2 Sơ đồ máy sấy bức xạ
2.1.4 Sấy thăng hoa

Hình 2.3 Sơ đồ hệ thống thiết bị sấy thăng hoa

9


2.1.5 Sấy chân khơng

Hình 2.4 Sơ đồ ngun lý máy sấy chân khơng
2.1.6 Sấy bằng vi sóng

Hình 2.5 Sơ đồ cấu tạo lị vi sóng

2.2 Phân tích và l a chọn phương án
2.1.1 Phân tích tổng quan
2.1.2 Lý do chọn phương án
Từ các thiết bị sấy như phân tích ở trên, bản thân chọn
phương án thiết kế
2.3 Thi t k nguyên lý c a máy s y
2.3.1 Nguyên lý máy sấy vĩ ngang
a) Sơ đồ cấu tạo

10


Hình 2.6 Sơ đồ nguyên lý máy sấy vĩ ngang từ dưới lên

Hình 2.7 Sơ đồ nguyên lý máy sấy vĩ ngang từ trên xuống.
2.3.2 Nguyên lý máy sấy tuần hồn

Hình 2.8 Sơ đồ ngun lý máy sấy tuần hồn

11


bị sấy
sấy

Chương 3: THIẾT KẾ H TH NG ĐI U KHI N
3.1 Tính tốn nhi t
3.1.1 Nội dung tính tốn
3.1.2 Một số cơng thức cơ bản trong tính tốn thiết
a) Tính lượng ẩm cần bốc hơi từ nguyên liệu



 m1 .

w  w2
w1  w2
 m2 . 1
100  w1
100  w2

(3.1)
Trong đó: m1 : khối lượng nguyên vật liệu đưa vào sấy
(kg/h)

m2 : Khối lượng sản phẩm sau khi sấy (kg/h)
w1 ; w2 : độ ẩm đầu và cuối c a sản phẩm sấy
(%)

b) Tính lượng khơng khí cần thiết dùng làm
tác nhân sấy cho 1 kg ẩm bốc hơi

I

1000
(kg KKK/kg ẩm bốc hơi)
X3  X 0

(3.2)
Trong đó: X3 : hàm ẩm c a khơng khí sau khi sấy (g/kg

KKK)

X0 : hàm ẩm ban đầu c a khơng khí trước khi
vào bộ phận đun nóng
c) Tính nhiệt lượng cần thiết dùng cho quá trình sấy
Nhiệt lượng dùng để cung cấp cho 1 kg ẩm bốc hơi
q  I 0,24  0,00047. X0 t1  t 0  (kcal/kg ẩm bốc
hơi)
(3.3)
Hoặc: q  I I 3  I 0 
(3.4)
0
Trong đó: t 0 ( C ) : nhiệt độ ban đầu c a khơng khí
t1 ( 0 C ) : nhiệt độ c a khơng khí đi vào thiết bị
sấy
12


I (kg KKK/kg ẩm bốc hơi) lượng khơng khí cần
thiết dùng làm tác nhân sấy.
Lượng khơng khí cần thiết tiêu hao trong 1 giờ:
(kg/h)
L
.I
(3.5)
Lượng nhiệt cần thiết tiêu tốn trong 1 giờ:
(kcal/h)
Q1 
.q
(3.6)

Trạng thái ban đầu và trạng thái cuối c a khơng khí sấy có
thể giả thiết sát với điều kiện thực tế để tính tốn. Nó phụ thuộc vào
thời tiết. Nếu chọn điều kiện mùa đông sẽ cho tiêu tốn nhiệt cực đại,
nếu chọn mùa hè sẽ cho tiêu tốn nhiệt thấp nhất.
Nhiệt tiêu tốn dùng để đun nong sản phẩm từ nhiệt độ t 0 đến

t1 :

Q2  m1.Csp ttb  t 0  (kcal/h)

(3.7)
Trong đó: m1 : khối lượng nguyên liệu ban đầu đưa vào sấy
(kg/h)

C sp : nhiệt dung riêng c a nguyên liệu (kcal/kg
0

C ), lấy trung bình c a C sp vào và C sp ra.

 

t 0 : nhiệt độ ban đầu c a nguyên liệu sấy 0 C
t tb : nhiệt độ đun nóng cho phép nguyên liệu sấy,
lấy bằng t tb c a khơng khí sấy.
Nhiệt lượng c a calorife cần cung cấp:
0
Qca l  Q1  Q2  Qtt (kcal/kg. C )
(3.8)
Trong đó: Qtt : nhiệt lượng tổn thất trong q trình sấy, bao
gồm nhiệt tổn thất ra mơi trường xung quanh, đun nóng thiết bị sấy

và các tổn thất khác.
d) Xác định hệ số năng lượng hữu ích của thiết bị sấy

13


 hi 

q hi
q sd

(3.9)
Trong đó: q hi nhiệt hữu ích thực tế dùng cho quá trình sấy và
được tính theo công th c sau:

qhi  r .

X3  X1
1000

(kJ/Kg KKK)

(3.10)
Trong đó: r nhiệt hóa hơi c a nước, được xác định theo nhiệt

độ trung bình c a sản phẩm sấy, nghĩa là t tb 

t1  t 2
2

t1 ; t 2 ( 0 C ): nhiệt độ đầu và cuối c a sản phẩm.
q sd : nhiệt lượng tiêu tốn thực tế cho q trình sấy và được
tính theo công th c:
(kJ/kg KKK)
qsd  Ctb t1  t 0 
(3.11)
Trong
đó:
Ctb  C KKK  C hn  0,24  0,00047. X0
0

(kcal/kg C ) (3.12)
C KKK : tỷ nhiệt c a khơng khí khơ.
C hn : tỷ nhiệt hơi nước.
Vậy:  hi 

đúng:

r . X3  X1 
Ctb .t1  t 0 .1000

(3.13)
Nếu tính tất cả theo 1 kg ẩm bốc hơi, ta có cơng th c gần

 hi 

r
qca lorife

C tb .t1  t 0 

B .QHP

(3.14)

Hệ số hữu ích c a nhiên liệu cháy được tính theo công th c:

t 

14

(3.15)


B : tổn thất nhiên liệu cho 1 kg không khí khơ.
B 

B
L

(3.16)

B: lượng nhiên liệu tiêu tốn (kg/h).
L: Lượng khơng khí tiêu tốn cho q trình sấy (kg KKK/h).
Từ đó suy ra:

hi 

r . X3  X1 
t .B .QHP .1000

(3.17)

QHP : nhiệt trị trung bình c a nguyên liệu (kcal/kg).
Vậy hệ số hữu ích chung c a thiết bị sấy sẽ là:

chung  hi .t 

Hoặc:

chung 

r .( X2  X1 )
B .QHP ..1000

r .( X2  X1) .L
B.QHP .1000

Trong đó: L  
Vậy: chung 

(3.18)

.

(3.19)

.

1000
(3.20)

X2  X1

r .
B.QHP

(3.21)

Trong đó, r nhiệt hóa hơi c a nước, phụ thuốc vào nhiệt độ
và áp suất khí quyển. Nếu ở điều kiện áp suất thường và nhiệt độ từ
(0 100)0 C , r  595 (kcal/kg).
e) Tính lượng nhiên liệu cần thiết cho quá
trình sấy, tức là Qca l

B

Qca l
QHP .

(3.22)

Trong đó:  độ tác dụng c a lị đốt, đối với mùa đơng 0,85,
mùa hè 0,9.
e) Tính tốn thời gian sấy

15


3.2 Thi t k h thống s y nhi t

Hình 3.1 Sơ đồ tổng quan thiết kế

3.3 Thi t k h thống t động đi u chỉnh nhiêt độ theo
yêu c u c a cơng ngh .

Hình 3.2 Sơ đồ mạch điện

16


Chương 4: CHẾ TẠO MƠ HÌNH VÀ TH C HI N
TH C NGHI M
4.1 Các lo i bộ ph n và ph n tử đi u khi n nhi t độ sử
dụng cho ch t o mơ hình máy
4.1.1 Thiết kế mơ hình
Mơ hình được thiết kế như hình vẽ
Vật liệu chế tạo mơ hình là thếp khơng gỉ (hay cịn
gọi là inox)

Hình 4.1 Mơ hình tủ sấy
Được thể hiện qua các hình vẽ sau:

Hình 4.2 Bản vẽ chế tạo mơ hình

17


Hình 4.3 Mơ hình chế tạo
4.1.2 Phần tử điều khiển
a) Rơ le thời gian
Thông số kỹ thu t chung Relay th i gian, Rơ le th i gian,
Timer 12VDC, 12VAC.

Hình 4.4 Rơle thời gian
b) Bộ điều khiển nhiệt độ đóng ngắt Relay RC-112E 220VAC

18


Hình 4.5 Bộ điều khiển nhiệt độ
c) Sơ đồ mạch điện

Hình 4.6 Sơ đồ mạch điện cho hệ thống sấy

19


d) Thiết bị phụ trợ
Quạt hút gió vng HSV-60

Hình 4.7 Quạt hút loại vng
e) Đèn sấy hồng ngoại

Hình 4.8 Đèn sấy hồng ngoại

20


Hình 4.9 Các loại dây đốt
4.1.3 Hồn thành mơ hình

Hình 4.10 Q trình chế tạo mơ hình

Hình 4.11 Mơ hình đã hoàn thiện

21


Hình 4.12 Các bộ phận chuẩn bị lắp trên mơ hình
Các bộ phận đã được lắp trên mơ hình

Hình 4.13 Lắp đặt hệ thống điện trên mơ hình

Hình 4.14 Kiểm tra sau khi lắp đặt

22


4.2 Th c nghi m v máy và ch t lượng s y
4.2.1 Yêu cầu thiết kế
4.2.2 Lựa chọn mô hình thiết kế
4.2.3 Xác định các kích thước cơ bản của hệ thống sấy
4.2.4 Xác định độ ẩm đầu và độ ẩm cuối của thịt bị sấy
4.2.5 Tính tốn nhiệt cho quá trình sấy
KẾT LU N
Qua quá trình thực hiện đề tài tôi đã thực hiện được một số
kết quả như sau:
- Dựa vào kết quả máy sấy thí nghiệm, vận tốc gió được xác
0
định là V = 2,14 m/s, nhiệt độ sấy t  50 C và thời gian sấy c a mơ
hình máy sấy thịt bị khơ là 3 giờ.
- Đã tính tốn, xác định các thơng số cơ bản c a mơ hình,

làm cơ sở cho thiết kế mơ hình. Thiết kế mơ hình máy sấy tĩnh vỉ
ngang 2kg thịt /mẻ, với các thông số nhiệt độ sấy điều chỉnh tự động,
thời gian sấy 3 giờ/mẻ, công suất máy P = 1,5 kw, lưu lượng quạt Qa
= 0,0125 (m3/s).
- Chế tạo thành cơng mơ hình máy sấy thịt bị khơ đảm bảo
chất lượng. Thịt bị được sấy giảm độ ẩm từ 73% xuống còn 12%,
trong thời gian sấy 3 giờ.
- Kết quả kiểm tra chất lượng sản phẩm bằng cảm quan được
đánh giá có màu nâu đẹp, mùi vị thơm ngọt hơn so với sấy th công.

23