Nghiên cứu tính toán thiết kế và chế tạo hệ thống chiên chân không năng suất 20kg nguyên liệu chuối mẻ

Nghiên cứu tính toán thiết kế và chế tạo hệ thống chiên chân không năng suất 20kg nguyên liệu chuối mẻ Nghiên cứu tính toán thiết kế và chế tạo hệ thống chiên chân không năng suất 20kg nguyên liệu chuối mẻ Nghiên cứu tính toán thiết kế và chế tạo hệ thống chiên chân không năng suất 20kg nguyên liệu chuối mẻ Nghiên cứu tính toán thiết kế và chế tạo hệ thống chiên chân không năng suất 20kg nguyên liệu chuối mẻ Nghiên cứu tính toán thiết kế và chế tạo hệ thống chiên chân không năng suất 20kg nguyên liệu chuối mẻ Nghiên cứu tính toán thiết kế và chế tạo hệ thống chiên chân không năng suất 20kg nguyên liệu chuối mẻ

ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC VÀ THỰC PHẨM BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Mã số đề tài: 2020–16116155 NGHIÊN CỨU TÍNH TỐN THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO HỆ THỐNG CHIÊN CHÂN KHÔNG NĂNG SUẤT 20KG NGUYÊN LIỆU CHUỐI/MẺ GVHD: PGS TS Nguyễn Tấn Dũng ThS Đỗ Thùy Khánh Linh SVTH: Nguyễn Thành Nghĩa Nguyễn Vương Thảo Nguyên Tp.Hồ Chí Minh, 01/2021 LỜI CẢM ƠN Chúng xin chân thành gửi lời cám ơn đến người thầy ưu tú PGS.TS Nguyễn Tấn Dũng - trưởng khoa Cơng nghệ Hóa học Thực phẩm trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP HCM Trong suốt thời gian thực đề tài tốt nghiệp “Nghiên cứu, tính tốn, thiết kế chế tạo hệ thống chiên chân không với suất 20kg nguyên liệu chuối/mẻ, thầy tận tâm bảo, nghiêm khắc rèn dũa hướng dẫn tận tình chúng tơi để hồn thành thật tốt khóa luận tốt nghiệp thực thật tốt thao tác, kỹ chuyên ngành Chúng xin chân thành cám ơn dạy dỗ tận tậm, yêu thương sinh viên trao dồi, truyền đạt kiến thức quý báu ngành Công nghệ Thực phẩm cho chúng tôi, suốt năm ngồi ghế giảng đường quý thầy cô Khoa Công nghệ Hóa học Thực phẩm Đây động lực to cho chúng tơi khơng ngừng cố gắng, hồn thiện thật tốt đồ án Chúng xin cảm ơn nhà trường tạo điều kiện thuận lợi để thực đồ án trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP Hồ Chí Minh Nhóm chúng tơi xin gửi lời cám ơn đến KS Lê Văn Hoàng tận tình giúp đỡ nhóm chúng tơi suốt thời gian triển khai hoàn thành đồ án tốt nghiệp Chúng không quên gửi lời cám ơn đến anh kỹ sư, kỹ thuật viên xưởng khí hỗ trợ tận tình hồn thiện hệ thống phần khí điện tử Dù có nhiều cố gắng hồn thành đề tài thời hạn, hệ thống vào hoàn thiện Mặc dù vào hoàn thiện, khơng tránh khỏi sai sót Chúng tơi mong nhận đóng góp ý kiến quý thầy cô bạn ii MỤC LỤC NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP i LỜI CẢM ƠN .ii LỜI CAM ĐOAN iii PHIẾU ĐÁNH GIÁ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM KHĨA 2016 (NGƯỜI HƯỚNG DẪN) iv PHIẾU ĐÁNH GIÁ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM KHĨA 2016 (PHẢN BIỆN) x PHIẾU ĐÁNH GIÁ KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM KHÓA 2016 (THÀNH VIÊN HỘI ĐỒNG) xvi DANH MỤC HÌNH xxvi DANH MỤC BẢNG xxix TÓM TẮT xxx MỞ ĐẦU 1 Đặt vấn đề Mục tiêu Nội dung đồ án Phạm vi đồ án Ý nghĩa khoa học Ý nghĩa thực tiễn Bố cục CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan công nghệ chiên 1.1.1 Cơ sở khoa học trình chiên 1.1.2 Các biến đổi trình chiên 1.1.3 Các phương pháp chiên 1.1.4 Một số thiết bị chiên thị trường 1.2 Tổng quan công nghệ chiên chân không 12 1.2.1 Cơ sở khoa học công nghệ chiên chân khơng 12 1.2.2 Tình hình nghiên cứu cơng nghệ chiên chân không 14 xxii 1.2.3 Ưu điểm nhược điểm chiên chân không 16 1.2.4 Ảnh hưởng chiên chân không tới oxy hóa dầu 16 1.2.5 Ứng dụng lợi ích chiên chân khơng sản xuất thực phẩm 17 1.2.6 Hệ thống thiết bị chiên chân không 17 1.2.7 Kết luận 27 1.3 Nguyên liệu chuối 28 1.3.1 Giới thiệu chung nguồn gốc chuối 28 1.3.2 Phân bố 29 1.3.3 Phân loại 31 1.3.4 Đặc điểm sinh học 34 1.3.5 Q trình chín chuối 38 1.3.6 Thành phần dinh dưỡng chuối 40 1.3.7 Công dụng chuối 45 1.4 Chuối chiên giòn số sản phẩm khác từ chuối thị trường 46 1.4.1 Chuối chiên giòn 47 1.4.2 Một số sản phẩm khác từ chuối 50 1.5 Quy trình cơng nghệ chuối chiên chân không 56 1.5.1 Sơ đồ quy trình cơng nghệ 56 1.5.2 Thuyết minh quy trình 56 1.5.3 Sản phẩm 60 CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ TÍNH TỐN THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO 61 2.1 Sơ đồ nguyên lý hệ thống chiên chân không 61 2.2 Phương pháp nghiên cứu 62 2.2.1 Phương pháp tiếp cận hệ thống 62 2.2.2 Phương pháp nghiên cứu phân tích tài liệu tổng hợp 64 2.2.3 Phương pháp đánh giá chất lượng sản phẩm hiệu chỉnh thông số máy thực nghiệm 64 2.3 Phương pháp tính tốn thiết kế 68 xxiii 2.3.1 Tính tốn chọn thơng số cần thiết cho tính tốn thiết kế 68 2.3.2 Tính tốn cân vật chất 69 2.3.3 Tính tốn cân lượng 70 2.3.4 Tính cân lực – kiểm tra bền cho thiết bị 71 2.3.5 Sử dụng cơng cụ tốn học, cơng nghệ thơng tin phục vụ cho tính tốn 72 2.4 Phương pháp chế tạo 73 2.4.1 Phương pháp cắt gọt kim loại 73 2.4.2 Phương pháp hàn 74 2.4.3 Phương pháp nắn, uốn kim loại 75 2.4.4 Phương pháp đánh bóng 77 CHƯƠNG TÍNH TỐN, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO 78 3.1 Tính tốn 78 3.1.1 Nguyên lý hoạt động hệ thống chiên chân không 78 3.1.2 Thông số ban đầu 79 3.1.3 Tính tốn cân vật chất 80 3.1.4 Tính tốn cân lượng 81 3.1.5 Thiết kế nồi chiên 82 3.1.6 Thiết kế buồng chiên 83 3.1.7 Thiết kế cửa nhập liệu 83 3.1.8 Thiết kế giỏ nguyên liệu 83 3.1.9 Tính tốn bề dày thiết bị chiên 84 3.1.10 Tính tốn bề dày lớp cách nhiệt thân thiết bị 85 3.1.11 Tính tốn đường kính ống dẫn khí 85 3.1.12 Tính tốn lựa chọn bơm chân không 86 3.1.13 Tính tốn phụ tải lạnh 87 3.1.14 Tính tốn hệ thống ngưng tụ ẩm 88 3.1.15 Tính tốn chọn chu trình lạnh 92 3.1.16 Tính tốn chọn máy nén lạnh 93 3.1.17 Tính tốn diện tích trao đổi nhiệt dàn nóng 95 xxiv 3.1.18 Tính tốn chọn thiết bị phụ 96 3.1.19 Kiểm tra tính bền cho nồi chiên 97 3.2 Xây dựng vẽ hệ thống chiên chân không 98 3.3 Chế tạo hệ thống chiên chân không 98 3.4 Hệ thống chế tạo hoàn chỉnh 103 CHƯƠNG THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG 108 4.1 Nguyên tắc 108 4.2 Thiết kế phần động lực hệ thống chiên chân không 109 4.3 Thiết kế phần điều khiển hệ thống chiên chân không 109 CHƯƠNG KHẢO NGHIỆM THỰC TẾ, HIỆU CHỈNH THIẾT BỊ CHIÊN CHÂN KHÔNG VÀ XÂY DỰNG QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ 112 5.1 Mục đích 112 5.2 Bố trí thí nghiệm 112 5.2.1 Đánh giá cảm quan sản phẩm 112 5.2.2 Đánh giá dựa số peroxide 112 5.3 Kết đánh giá 113 5.3.1 Kết đánh giá cảm quan 113 5.3.2 Chỉ số peroxide 118 5.4 Hiệu chỉnh thiết bị 119 5.5 Quy trình cơng nghệ chuối chiên chân không 122 CHƯƠNG TÍNH TỐN KINH TẾ 125 6.1 Chi phí chế tạo hệ thống chiên chân không 125 6.2 Chi phí sản xuất chuối chiên chân khơng 126 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 127 TÀI LIỆU THAM KHẢO 129 PHỤ LỤC 142 xxv DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Các q trình vật lý hóa học diễn trình chiên Hình 1.2 Sự thủy phân chất béo (Grvàa Moreira, 2005) Hình 1.3 Sự oxy hóa dầu chiên (Grvàa Moreira, 2005) Hình 1.4 Sự polymer hóa dầu chiên (Grvàa Moreira, 2005) Hình 1.5 Truyền nhiệt truyền khối phương pháp chiên bề mặt chiên bề sâu (Englyst HN cộng sự, 1992) Hình 1.6 Thiết bị chiên bề sâu liên tục (Englyst HN cộng sự, 1992) 10 Hình 1.7 Các cách xếp băng tải khác 11 Hình 1.8 Quy trình cơng nghệ chiên chân khơng (Ayustaningwarno cộng sự, 2018) 13 Hình 1.9 Hệ thống chiên chân không TWIN-100 18 Hình 1.10 Bơm chân khơng vịng nước 19 Hình 1.11 Bơm chân khơng cánh trượt 20 Hình 1.12 Bơm chân không piston xoay 20 Hình 1.13 Cấu tạo chung bơm chân không khô 21 Hình 1.14 Hệ thống lạnh 21 Hình 1.15 Lị 23 Hình 1.16 Điện trở gia nhiệt 23 Hình 1.17 Máy ly tâm 24 Hình 1.18 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển (Nguyễn Tấn Dũng, 2015) 25 Hình 1.19 Sơ đồ nguyên tắc điều khiển theo sai lệch 26 Hình 1.20 Sơ đồ nguyên tắc điều khiển theo bù nhiễu 26 Hình 1.21 Sơ đồ nguyên tắc điều khiển hỗn hợp 26 Hình 1.22 Xuất chuối giới theo khu vực, 2015-2019 (Triệu tấn) (FAO, 2020) 29 Hình 1.23 Chuối tiêu 31 Hình 1.24 Chuối tây 32 Hình 1.25 Chuối Ngự 33 Hình 1.26 Chuối cau 33 Hình 1.27 Chuối hột 34 Hình 1.28 Hình thái học chuối (Robinson, 2010) 34 Hình 1.29 Hình thái học chuối (Robinson, 2010) 35 Hình 1.30 Mặt cắt dọc củ chuối (thân thật) (Robinson, 2010) 35 xxvi Hình 1.31 Lá chuối 36 Hình 1.32 Trái chuối 37 Hình 1.33 Cấu tạo chuối (Trần Minh Tâm, 2004) 38 Hình 1.34 Sự thay đổi màu sắc chuối q trình chín (Seymour cộng sự, 2012) 38 Hình 1.35 Thay đổi thành phần carbohydrate giai đoạn chín chuối (Lii cộng sự, 1982) 42 Hình 1.36 Sơ đồ quy trình sản xuất số sản phẩm từ chuối (Mohapatra cộng sự, 2011) 46 Hình 1.37 Chuối chiên giòn 47 Hình 1.38 Quy trình sản xuất chuối chiên 47 Hình 1.39 Sự hình thành acrylamide từ asparagine đường khử thông qua phản ứng Maillard (Eriksson, 2005) 49 Hình 1.40 Nước ép chuối 50 Hình 1.41 Quy trình sản xuất nước ép chuối (Mohapatra cộng sự, 2011) 51 Hình 1.42 Bia chuối 52 Hình 1.43 Rượu chuối 52 Hình 1.44 Puree chuối 52 Hình 1.45 Quy trình sản xuất puree chuối (Mohapatra cộng sự, 2011) 53 Hình 1.46 Mứt chuối 53 Hình 1.47 Chuối đóng lon 54 Hình 1.48 Sữa chuối 54 Hình 1.49 Banana flour 55 Hình 1.50 Banana powder 55 Hình 1.51 Sơ đồ quy trình chuối chiên khơng 56 Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lý hệ thống chiên chân không 61 Hình 2.2 Sơ đồ nghiên cứu xác lập chế độ công nghệ chiên chân không 62 Hình 2.3 Quy trình xác định số peroxide 65 Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lý hệ thống chiên chân không 78 Hình 3.2 Bản vẽ thể kích thước thiết bị chiên 82 Hình 3.3 Đồ thị T-S lgP-h chu trình khơ 93 Hình 3.4 Chế tạo thiết bị hệ thống chiên chân không 100 xxvii Hình 3.5 Lắp ráp hệ thống chiên chân không 100 Hình 3.6 Thiết kế bảng điện điều khiển hệ thống chiên chân không 101 Hình 3.7 Sản phẩm chuối chiên chân khơng 102 Hình 3.8 Hệ thống chiên chân khơng hồn chỉnh 103 Hình 3.9 Thiết bị chiên 104 Hình 3.10 Thiết bi ngưng ẩm 105 Hình 3.11 Máy nén 105 Hình 3.12 Dàn nóng 105 Hình 3.13 Bình tách lỏng 106 Hình 3.14 Bơm chân không 106 Hình 3.15 Thiết bị ly tâm 106 Hình 3.16 Bên mặt trước tủ điện 107 Hình 4.1 Sơ đồ khối hệ thống tự động điều khiển thông minh 108 Hình 4.2 Quy tắc hoạt động tự động hệ thống chiên chân không 109 Hình 4.3 Mạch điện động lực hệ thống chiên chân không 109 Hình 4.4 Mạch điều khiển nhiệt độ 110 Hình 4.5 Mạch điều khiển dàn lạnh 110 Hình 4.6 Mạch điều khiển áp suất 111 Hình 5.1 Mẫu chuối thường (bên trái) mẫu chuối CK (bên phải) 119 Hình 5.2 Màn hình cảm ứng điều khiển 120 Hình 5.3 Cơng tắc nguồn hệ thống chiên chân không 120 Hình 5.4 Đồng hồ đo áp suất 121 Hình 5.5 Bảng điều khiển máy ly tâm 121 Hình 5.6 Nút “DỪNG KHẨN CẤP” 122 Hình 5.7 Quy trình cơng nghệ chuối chiên chân khơng 122 Hình 5.8 Chuối nguyên liệu 123 Hình 5.9 Chuối sau cắt lát rửa 123 Hình 5.10 Sản phẩm chuối chiên chân không 123 Hình 5.11 Sản phẩm chuối chiên chân khơng hồn thiện bao bì 124 xxviii DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Bảng phân loại khoa học (Nelson, 2006) 28 Bảng 1.2 Sản lượng diện tích trồng chuối số khu vực giới năm 2016 30 Bảng 1.3 Các vùng sản xuất chuối Brazil năm 2016 (IBGE, 2016) 31 Bảng 1.4 Thành phần dinh dưỡng chuối tây (Nguyễn Công Khẩn, Hà Thị Anh Đào, 2007) 40 Bảng 1.5 Hàm lượng carbohydrate chuối giai đoạn chín khác (Monroe, 1905) 42 Bảng 1.6 Độ ẩm chuối giai đoạn chín khác (Adeyemi cộng sự, 2009) 45 Bảng 2.1 Bậc đánh giá chất lượng TCVN 3215:79 67 Bảng 3.1 Kết thực nghiệm 79 Bảng 3.2 Các thơng số chu trình lạnh 93 Bảng 3.3 Bảng tóm tắt thông số thiết bị 98 Bảng 5.1 Danh sách mẫu cảm quan 112 Bảng 5.2 Mã hóa mẫu cảm quan 112 Bảng 5.3 Kết đánh giá cảm quan 113 Bảng 5.4 Bảng phân tích phương sai 117 Bảng 5.5 Điểm cảm quan theo thứ tự giảm dần mẫu 118 Bảng 5.6 Sự khác độ yêu thích mẫu 118 Bảng 5.7 Kết độ yêu thích mẫu 118 Bảng 5.8 Kết đo số peroxide 119 Bảng 5.9 Hiệu chỉnh thiết bị 119 Bảng 6.1 Bảng chi phí chế tạo hệ thống chiên chân khơng 125 xxix Phụ lục 2: Bảng giá trị tới han Student tα(n) 144 Phụ lục 3: Khoảng cách có nghĩa chuẩn tstudent mức ý nghĩa α=5% 145 Phụ lục 4: Đặc tính nước nước trạng thái bão hòa (theo áp suất) 146 Phụ lục 5: Kết thử nghiệm peroxide mẫu chuối chiên thường 147 Phụ lục 6: Kết thử nghiệm peroxide mẫu chuối chiên chân không 148 Phụ lục 7: Bản vẽ máy chiên chân không 149 Phụ lục 8: Bản vẽ chi tiết cụm trục visme 150 Phụ lục 9: Bản vẽ chi tiết nồi chiên 151 Phụ lục 10: Bản vẽ chi tiết thân ống buồng chiên 152 Phụ lục 11: Bản vẽ cụm chi tiết buồng chiên 153 Phụ lục 12: Bản vẽ chi tiết cửa buồng chiên 154 Phụ lục 13: Bản vẽ thiết bị tách lỏng 155 Phụ lục 14: Bản vẽ thiết bị ly tâm 156 Phụ lục 15: Bản vẽ thiết bị ngưng tụ 157 Phụ lục 16: Bản vẽ mặt cắt thiết bị ngưng tụ 158 ... NGUYÊN LIỆU CHUỐI/MẺ” Mục tiêu Nghiên cứu việc tính tốn, thiết kế, chế tạo hệ thống chiên chân không suất 20kg chuối/ mẻ Nội dung đồ án - Tổng quan tài liệu nguyên liệu công nghệ chiên chân không. .. trung tính tốn thiết kế chế tạo hệ thống chiên chân không suất cho nguyên liệu chuối 20kg/ mẻ Ý nghĩa khoa học - Đề tài làm sở khoa học cho việc tính tốn thiết kế chế tạo hệ thống chiên chân không. .. nghệ cần thiết cho tính tốn thiết kế - Tính tốn thiết kế hệ thống chiên chân không dựa phương trình cân vật chất lượng - Chế tạo hệ thống chiên chân không phương pháp khí - Tính tốn thiết kế hệ