ĐỒ ÁN KỸ THUẬT THỰC PHẨM THIẾT KẾ HỆ THỐNG THIẾT BỊ SẤY HẦM ỚT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ - KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM ĐỒ ÁN KỸ THUẬT THỰC PHẨM THIẾT KẾ HỆ THỐNG THIẾT BỊ SẤY HẦM ỚT Sinh viên thực : CHU THỊ THÙY DUNG Mã số sinh viên : 19102100027 Lớp : DHTP13A1HN Giáo viên hướng dẫn : TH.S MAI THỊ VÂN ANH Hà Nội, tháng 02/2022 TRƯỜNG ĐẠI HỌC KT-KT CƠNG NGHIỆP CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ THIẾT KẾ MÔN HỌC Sinh viên: CHU THỊ THÙY DUNG Lớp: DHTP13A1HN I Đầu đề thiết kế: II THIẾT KẾ HỆ THỐNG THIẾT BỊ HẦM SẤY ỚT NĂNG SUẤT: G1=2,7 tấn/tuần THEO PHƯƠNG THỨC: Ngược chiều Các số liệu ban đầu Loại vật liệu: Ớt Năng suất: 2,7 tấn/ tuần Độ ẩm đầu w1 (% khối lượng vật ẩm): 90% Độ ẩm cuối w2 (% khối lượng vật ẩm): 5% Tác nhân sấy: không khí Nhiệt độ tác nhân sấy lúc vào thiết bị sấy: t1 (oC): 700C Địa điểm xây lắp: Hải Dương Thời gian sấy (h): Phương thức sấy: Ngược chiều 10 Nguồn lượng: nước có áp suất p = III Nội dung phần thuyết minh tính tốn: Chương 1: Mở đầu Chương 2: Thiết kế sơ đồ hệ thống sấy Chương 3: Tính thiết bị Chương 4: Tính và chọn các thiết bị phụ Kết luận Tài liệu tham khảo IV Các vẽ đồ thị Bản vẽ sơ đồ hệ thống: A4 Bản vẽ chi tiết thiết bị sấy theo kích thước tính được: A1 Bản vẽ thiết bị phụ (nếu có): A4 V Giảng viên hướng dẫn: Th.S Mai Thị Vân Anh VI Ngày giao nhiệm vụ thiết kế: ngày 17 tháng 02 năm 2022 VII Ngày hoàn thành: ngày 21 tháng 04 năm 2022 Đánh giá kết Ngày 17 tháng 02 năm 2022 GV hướng dẫn LỜI MỞ ĐẦU Nền nông nghiệp nước ta năm gần đạt nhiều thành tựu to lớn Không đáp ứng nhu cầu tiêu dùng nước, nước ta bắt đầu xuất nơng sản với chế phẩm Do vậy, việc ứng dụng cơng nghệ tiên tiến vào đóng vai trị vơ quan trọng Trong đó, cơng nghệ sấy khâu quan trọng công nghệ sau thu hoạch, chế biến bảo quản nông sản Sấy q trình cơng nghệ sử dụng nhiều ngành công nghiệp, đặc biệt ngành hóa chất thực phẩm Q trình sấy khơng q trình làm khơ vật thể phương pháp bay mà đơn q trình cơng nghệ Sau sấy vật liệu sấy phải đảm bảo chất lượng cao, tiêu tốn lượng chi phí vận hành thấp Để thực trình sấy người ta sử dụng hệ thống sấy gồm nhiều thiết bị thiết bị sấy ( hầm sấy, thùng sấy, v.v ), thiết bị đốt nóng tác nhân (calorife) thiết bị làm khơ tác nhân, quạt, bơm, v.v Chúng ta gọi hệ thống sấy Hầm sấy hệ thống sấy đối lưu sử dụng nhiều Sấy nơng sản quy trình cơng nghê phức tạp Nó tiến hành thiết bị sấy khác Mỗi loại nơng sản có chế độ sấy thích hợp với loại nơng sản nhằm mục đích đạt suất cao, chất lượng sản phẩm sấy tốt tiét kiệm lượng Trong đồ án này, em giao nhiệm vụ với thiết kế hệ thống sấy dùng cho việc sấy ớt Với nhiệm vụ này, em chọn công nghệ hầm với tác nhân sấy khơng khí gia nhiệt nhờ quạt thổi vào Địa điểm xây lắp đặt Hải Dương với nhiệt độ khơng khí độ ẩm trung bình năm t0 = 23,5oC; φ 0=84 % Em xin chân thành cảm ơn cô Th.s.Mai Thị Vân Anh tận tình hướng dẫn giúp đỡ em để hồn thành đồ án CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU QUẢ ỚT 1.1 Các loại ớt Việt Nam - Các loại ớt phổ biến Việt nam  Ớt chuông  Ớt cảnh  Ớt cay Hình 1.1 Hình dạng ớt 1.2 Đặc điểm ớt Ớt loại nhỏ, thon dài, vỏ nhẵn có quanh năm Ớt loại thuộc chi Capsicum họ Cà (Solanaceae) Ớt loại gia vị, loại làm rau phổ biến giới Ớt có nguồn gốc từ Châu Mỹ, ngày trồng khắp nơi giới sử dụng làm gia vị, rau thuốc Ớt có nhiều màu sắc kích cỡ khác Ớt phổ biến màu xanh ( chưa chí ) màu đỏ ( chín) 1.3 Giá trị dinh dưỡng ớt Thành phần hóa học cửa ớt gồm chất sau: Nước (g) Protein Lipid Glucid (g) (g) (g) Celluloza Đường (g) (g) Vitamin Tổng Beta- C (mg) Croten số acid (μg) béo no (g) 92.2 1.0 0.3 4.0 2.0 4.2 190 0.060 1624 Bảng 2.1 Thành phần hóa học ớt Ớt tươi chủ yếu nước ( 92,2% ) carbohydrate Trong ớt Vitamin C chiếm phần lớn ớt giàu loại vitamin Vitamin B1, B2, B5, B6, PP, E, K số khoáng chất sắt, magie, phospho, natri, đồng, kali, mangan, canxi, selen Hợp chất thực vật sinh họcCó thể nói, ớt loại tốt cho sức khỏe người loại thực phẩm giàu lượng 1.4 Công dụng ớt Ớt dùng phương thuốc chữa bệnh hiệu Với giá trị dinh dưỡng vậy, loại mang lại số lợi ích không nhỏ cho sức khỏe người - Ăn ớt cay chứa nhiều chất capsaicin giúp ngăn ngừa ung thu dày tuyến tiền liệt Theo nhiều nghiên cứu, nhà khoa học cho hay ớt có chứa nhiều C9H14O2 dồi Đây chất gọi capsaicin có tác dụng tốt với bệnh như ung thư dày và ung thư tuyến tiền liệt - Ăn ớt cay tốt cho người mắc bệnh tiểu đường Theo nghiên cứu Úc, ăn ớt cay thường xuyên giúp thể kiểm soát insulin máu Đây tác dụng có ích bệnh nhân tiểu đường Theo phân tích thống kê, người ăn ớt giảm đến 60% lượng đường huyết so với nhóm bệnh nhân khơng có thói quen ăn ớt cay Do gia vị không nên bỏ người bị bệnh tiểu đường - Ăn ớt có hiệu giảm đau Capsaicin khơng chất chống ung thư mà cịn mang lại công dụng giảm đau giống nguyên lý hoạt động thuốc tê Do đó, ăn ớt cay cảm giác đau không truyền xung nhịp lên hệ thần kinh Nhờ mà giảm xuất đau nhức khó chịu - Ăn ớt nâng cao hệ miễn dịch cho sức khỏe Có số nghiên cứu phân tích tính cay nóng ớt cho thấy ớt có khả sát trùng cao Hơn thực phẩm thêm ớt lâu hỏng hạn chế mức độ xâm nhập vi khuẩn Do ớt đưa vào nghiên cứu để khai thác triệt để công dụng nâng cao sức khỏe miễn dịch cho người Tuy kết thí nghiệm có đánh giá cụ thể công bố đưa vào ứng dụng nhiều - Ăn ớt giúp cân nặng kiểm sốt Có nhiều nghiên cứu cho rằng, nhờ tính cay nồng mà ăn ớt nhiệt lượng thể bị thiêu đốt Sự thiêu đốt khiến nhu cầu dùng nước tăng lên Có lẽ mà calo thừa thúc đẩy chuyển hóa mạnh mẽ Khi ăn ớt kết hợp uống nước để giảm độ cay, thể thiêu đốt calo tăng cảm giác no khiến cảm giác thèm ăn mất CHƯƠNG 2: VIẾT TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP SẤY 2.1 Khái quát trình sấy 2.1.1 Khái niệm chất Sấy bốc nước sản phẩm nhiệt, nhiệt độ bất kỳ, trình khuếch tán chênh lệch ẩm bề mặt bên vật liệu, hay nói cách khác chênh lệch áp suất riêng phần bề mặt vật liệu vào môi trường xung quanh Q trình sấy q trình làm khơ vật thể phương pháp bay 2.1.2 Mục đích Chuẩn bị: q trình tách nước để ngâm tẩy dung dịch, ướp hương, sấy để giảm khối lượng sản phẩm chuyên chở Khai thác: tăng hàm lượng chất khô, sấy phần lớn sản phẩm thực phẩm sấy sữa bột, bột hòa tan, sấy đường, loại chè, cà phê, mì chính, sấy men bánh mì, loại loại rau Chế biến: sấy để tăng độ giịn, dẻo, giữ tính đặc trưng cảu sản phẩm Bảo quản: sấy đến khối lượng nước tối thiểu , vi sinh vật khó phát triển để bảo quản sản phẩm thực phẩm Hồn thiện: sấy khơ vật liệu trước dùng bị ướt, sấy để đảm bảo màu sắc sản phẩm độ sáng láng tăng độ bền sản phẩm 2.1.3 Phạm vi sử dụng Phạm vi sử dụng: sấy sản phẩm thực phẩm sữa bột, bột hòa tan , sấy loại rau, củ cải, su hào , sản phẩm tiêu dùng khác như: pate, phomai , sấy khô vật liệu trước dùng, tăng độ bền sản phẩm 2.2 Tổng quan vật liệu sấy 2.2.1 Khái niệm vật liệu sấy Vật liệu sấy vật liệu dạng rắn ẩm, bột nhão dung dịch tách ẩm 2.2.2 Các dạng vật liệu ẩm Có nhiều phân loại vật ẩm Các phân loại sử dụng nhiều kỹ thuật cách phân loại dựa vào tính chất vật lý cảu vật thể cảu A.V Lưcop Theo cách phân loại vật ẩm chia thành nhóm: 2.2.2.1 Vật xốp mao dẫn Những vật mà ẩm liên kết với vật liệu chủ yếu mối liên kết mao dẫn gọi vật xốp mao dẫn Chúng có khả hút chất lỏng dính ướt khơng phụ thuộc thành phần hóa học chất lỏng Các vật liệu xây dựng, than củi, cát thạch anh thí dụ vật xốp mao dẫn Ở vật lực mao dẫn lớn nhiều so với trọng lượng ẩm chứa vật định hoàn toàn lan truyền ẩm vật 2.2.2.2 Vật keo Vật keo vật có tính dẻo có cấu trúc hạt Trong vật keo ẩm liên kết dạng hấp thụ thẩm thấu Ví dụ: keo động vật, vật liệu xen lulo, tinh bột, dất sét Các vật keo có đặc điểm chung sấy bị co ngót nhiều tính dẻo 2.2.2.3 Vật keo xốp mao dẫn Những vật thể mà tồn ẩm liên kết có vật keo vật xốp mà dẫn gọi vật keo xốp mao dẫn Các vật loại gỗ, than bùn, loại hạt số thực phẩm Về cấu trúc vật thuộc loại xốp mao dẫn chất lại vật keo có nghĩa thành mao dẫn chúng có tính dẻo, hút ẩm mao quản trương lên, sấy khô co lại 2.2.3 Các biến đổi vật liệu sấy  Biến đổi vật lí: Thể tích, khối lượng riêng tăng, giảm khối lượng nước bay  Biến đổi hóa lý: Khuếch tán ẩm Trong đạon dầu, ẩm khuếch tán từ lớp nguyên liệu vào đến bên nguyên liệu giãn nở nhiệt  Biến đổi hóa học:Tốc độ phản ứng tăng lên Do nhiệt độ nguyên liệu tăng Do nhiệt độ nguyên liệu tăng phản ứng oxy hóa khử Tốc độ phản ứng hóa học chậm mơi tường nước bị giảm Hàm ẩm giảm dần trình sấy  Biến đổi sinh hóa: Giai đoạn đầu trình sấy Nhiệt độ tăng dần chậm tạo hoạt động mạnh mẽ hện ezyme oxy hóa khử Gây ảnh hưởng xấu đến nguyên liệu Giai đoạn cuối, enzyme oxy hóa tiếp tục hoạt động chủ yếu thời gian bảo quản  Biến đổi sinh học: Cấu tạo tế bào thường xảy tượng tế bảo sống thành tế bào chết, nhiệt độ làm biến tính khơng thuận nghịch chất ngun sinh nước  Biến đổi cảm quan: Màu sắc tố bị giảm tác dụng nhiệt độ Có máu thẫm, màu nâu đỏ phản ứng caramel hóa, phản ứng melanodin oxy hóa phenol Do ẩm giảm nên nồng độ chất gia vị tăng vị vị mặn 2.2.4 Thông tin vật liệu sấy Khối lượng vật liệu trước sấy: G1 = 2,7 tấn/tuần Độ ẩm vật liệu ban đầu vật liệu sấy: W1 = 90% 2.3 Tổng quan tác nhân sấy 2.3.1 Khái niệm tác nhân sấy Tác nhân sấy chất dùng để chuyên chở lượng ẩm tách a từ vật ẩm thoát từ vật liệu sấy Nhiệm vụ tác nhân sấy  Gia nhiệt cho vật sấy  Tải ẩm: mang ẩm từ bề mặt vào môi trường sấy  Bảo vệ vật sấy không bị hỏng nhiệt tạo nên 2.3.2 Tác nhân sấy Chọn tác nhân sấy khơng khí nóng Khơng khí tác nhân sấy thơng dụng nhất, khơng gây độc hại không làm bẩn sản phẩm sấy Ưu điểm  Rẻ, có sẵn tự nhiên  Có thể dùng hầu hết loại sản phẩm  Không độc, không làm ô nhiễm môi trường, không làm ô nhiễm sản phẩm Nhược điểm  Cần trang bị thêm phận gia nhiệt ( calorifer )  Nhiệt độ khơng khí để sấy khơnng q cao Vì cao ẩnh hưởng lớn đến thiết bị nên phải sử dụng vật liệu thép hợp kim hay gốm sứ có chi phí cao 2.4 Tổng quan phương pháp sấy Phương pháp sấy chia làm loại:  Sấy tự nhiên: nhờ tác nhân sấy nắng, gió Phương pháp sấy thời gian sấy dài, tốn diện tích phơi, khó điều chỉnh q trình, phụ thuộc vào điều kiện thời tiết khí hậu, độ ẩm sản phẩm cao ( thường dùng sấy ngũ cốc)  Sấy nhân tạo: nhờ tác nhân sấy đốt nóng khói lị thường dùng tác nhân sấy khơng khí nóng, khói lò, nhiệt chúng tiếp xúc trực tiếp gián tiếp với thực phẩm làm thực phẩm nóng lên tỏa ẩm Quá trình sấy nhanh, dễ điều khiển so với sấy tự nhiên Nếu phân loại phương pháp nhân tạo, ta có:  Sấy đối lưu phương pháp sấy cho tiếp xúc trực tiếp vật liệu sấy với khơng khí nóng, khói lị ( gọi tác nhân sấy)  Sấy tiếp xúc phương pháp sấy không cho tác nhân sấy tiếp xúc trực tiếp với vật liệu sấy, mà tác nhân sấy truyền nhiệt cho vật liệu sấy gián tiếp qua vách ngăn  Sấy tia hồng ngoại: phương pháp sấy dùng lượng tia hồng ngoại nguồn phát nhiệt phát truyền cho vật liệu sấy  Sấy dùng điện cao tần phương pháp sấy dùng lượng điện trường có tần số cao để đốt nóng tồn chiều dày lớp vật liệu  Sấy thăng hoa phương pháp sấy môi trường có độ chân khơng cao, nhiệt độ thấp, nên ẩm tự vật liệu đóng băng bay từ trạng thái rắn thành thông qua trạng thái lỏng  Sấy chân không trình sấy thực nhờ chênh lệch áp suất nước bề mặt sản phẩm môi trường xung quanh 2.5 Tổng quan phương thức sấy 2.5.1 Sấy lý thuyết Là q trình khơng có tổn thất vật liệu sấy mang thiết bị chuyển tải mang khơng có tổn thất tỏa môi trường qua kết cấu bao che, mà tổn thất tác nhân sấy 2.5.2 Sấy có bổ sung nhiệt phòng sấy Lượng nhiệt tiêu tốn cho tồn q trình sấy khơng cung cấp calorifer mà cịn cung cấp calorifer bổ sung phịng sấy Ứng dụng: Thích hợp sấy vật liệu không chịu nhiệt độ cao 2.5.3 Sấy có đốt nóng buồng sấy gói sản phẩm Thuyết minh quy trình: Trước đem sơ chế ta nên chọn trái ớt chín, có màu đỏ đều, khơng bị rụng cuống, tươi tốt, loại ớt bị mềm không đủ tiêu chuẩn sấy, bị biến màu sắc hay có đốm trắng Sau đó, đem rửa qua nước ấm để loại bỏ tạp chất bị lẫn vào, loại bỏ vi sinh vật Tiếp đến bước thái miếng ớt để sấy thái trước sấy, thời gian sấy giảm nhiều Chần ớt trước sấy bước chần với nước nóng ảnh hưởng tới chất lượng thành phẩm, ta nên chần ớt nhiệt độ khoảng 70-80 oC khoảng đến phút Việc chần ớt giúp ớt mềm giúp chp trình hút ẩm diễn dễ dàng Sau chần ớt đến bước sấy ớt, ta xếp toàn ớt chần vào khay sấy điều chỉnh nhiệt độ cho phù hợp Ta sấy mức nhiệt độ 70 oC với thời gian từ 180 phút Sau đó, vận tốc gió tăng cường Duy trì mức nhiệt ớt khơ hồn tồn, độ ẩm cuối ớt 5% Sau sấy đến bước làm nguội, lựa chọn: sau sấy xong ớt làm nguội, loại bỏ không đủ tiêu chuẩn màu sắc, cháy, Bước cuối nghiền bột, đóng gói: trước hết ớt khơ làm nhỏ sau qua nam châm để hút kim loại, đem đóng gói bao bì chống ẩm 3.2 Xác định thông số ban đầu 3.2.1 Thơng số khơng khí ngồi trời địa điểm lắp đặt Nhiệt độ trung bình: Hải Dương 23,5 oC ( Tra bảng VII.1, trang 99, [12]) Độ ẩm tương đối trung bình φ ( % )=¿ 84% 3.2.2 Nguồn lượng gia nhiệt cho tác nhân sấy Các nguồn nhiệt cho tác nhân sấy thường dùng là: - Hơi nước: chất tải nhiệt sử dụng phổ biến có nhiệt độ ổn định, dễ điều chỉnh nhiệt độ Hơn nước tỏa nhiệt lớn lên bề mặt trao đổi nhiệt nhỏ - Nước nóng: có ưu điểm áp suất sử dụng thấp dùng lị Lị nước nóng có cấu tạo đơn giản, giá thành rẻ, nhiệt dung riêng nước lớn thiết bị nhỏ gọn - Chất lỏng hữu cơ: Được dùng làm chất tải nhiệt có ưu điểm làm cho nhiệt độ tăng lên vài trăm độ, khơng có tượng đóng cặn bề mặt Nhưng dùng chất lỏng hữu giá thành chi phí cao so với nước cơng suất - Khói lị: sử dụng khói lị làm chất tải nhiệt có ưu điểm khơng phải trang bị lị phí đầu tư Nhưng sử dụng calorifer khí – làm việc nhiệt độ cao cần dùng vật liệu chịu nhiệt - Điện: Ưu điểm: Thiết bị đơn giản, hiệu suất sử dụng cao, dễ điều chỉnh nhiệt độ, không gây ô nhiễm môi trường Nhược điểm: giá thành cao => Dựa vào ưu nhược điểm nguồn lượng để gia nhiệt tác nhân sấy em chọn khói lị phù hợp để sử dụng 3.2.3 Thông số vật liệu sấy Độ ẩm đầu w1 ( % ): 90% Độ ẩm cuối w2 ( % ): 5% ( Bảng 6.10, trang 93, [6] ) 3.3 Chọn sơ đồ hệ thống sấy, chế độ sấy 3.3.1 Chọn sơ đồ hệ thống sấy Vật liệu ẩm Không khí bên ngồi t1, φ K.thải t0 = 23,5oC Hầm sấy (t2, φ ¿ φ 0=84 % Quạt Calorifer Vật liệu khơ Hình 3.1 Hệ thống sơ đồ sấy 3.3.2 Chọn chế độ sấy Nhiệt độ tác nhân sấy vào thiết bị sấy: t1 = 75oC Nhiệt đô tác nhân sấy khỏi thiết bị: t2 = 61oC Lượng vật liệu khay: 1-1,5kg ( t.302,[9] ) Sấy hay nhiều giai đoạn: giai đoạn Hồi lưu hay không hồi lưu: không hồi lưu Chiều chuyển động tác nhân sấy vật liệu sấy: ngược chiều Thời gian sấy: Độ ẩm tương đối: φ2= (80±5)% CHƯƠNG 4: TÍNH THIẾT BỊ CHÍNH TRONG HỆ THỐNG 4.1 Tính cân vật chất cho q trình sấy Giả sử phân xưởng sản xuất làm việc 9h/ ngày làm việc ngày/ tuần Thời gian làm việc tuần hầm sấy là: 9.6= 54 Năng suất đầu vào: G1 = 2,7 tấn/tuần = 2700 kg/tuần = 50 kg/h Vật liệu sấy: ớt Độ ẩm đầu: w1 = 90% Độ ẩm cuối: w2 = 5% Thơng số khơng khí bên ngồi địa lắp đặt: Hải Dương: t0 = 23,50C, φ = 84% 4.1.1 Lượng ẩm bay tính theo W= G → W =¿ 50 W 1−W 1−W 0,9−0,05 = 44,73 ( kg/h) 1−0,05 ( Ct.5.3, t56, [6]) 4.1.2 Lượng vật liệu đưa khỏi hầm sấy G2 = G1 – W = 50 – 44,73 = 5,27 kg vlk/h 4.2 Tác nhân sấy 4.2.1 Thông số tác nhân trước vào clorifer t0 = 23,5oC, φ = 84%, P = 745 mmHg= 0.98 atm Pbh0 = exp [12 → Pbh0 = exp [12 - 4026,42 ] 235,5+t 4026,42 ¿ = 0,028 (bar) 235,5+23,5 ADCT: d0 = 0,621 → d0 = 0,621 ( Ct 2.11, t14, [6]) φ Pbh0 (Ct 2.15, t 15, [6]) P−φ Pbh0 0,84.0,028 = 0,015 kg ẩm/kg kkk 0,98−0,84.0,028 Entalpy khơng khí hầm I0 = 1,004.t0 +d0( 2500+1,842.t0) =1,004.23,5+0,015.(2500+1,842 23,5)=61,743 kJ/kg kk (Ct.2.25,t 29, [5]) Như không khí ngồi trời có: t0 = 23,5oC, φ = 84%, d0 = 0.015 kg ẩm/kg kkk, I0 = 61,743 kJ/kgkk 4.2.2 Thông số tác nhân sấy sau calorifer ( trước vào hầm sấy ) Chọn nhiệt độ tác nhân sấy vào thiết bị t1 = 70oC Hàm ẩm khơng khí trước vào hầm sấy d0 = d1 = 0,015 kg ẩm/ kg kk Entalpy khơng khí trước vào hầm sấy I1=t1+d1(2493+1,97.t1)=70+0,015.(2493+1,97.70)=109,714 kJ/kgkkk Áp suất nước bão hòa t1 = 70oC Pbh1 = exp [12 → Pbh1 = exp [12 - 4026,42 ] 235,5+t ( Ct 2.11, t14, [6]) 4026,42 ]= 0,307 (bar) 235,5+70 Độ ẩm khơng khí tương đối trước vào hầm φ1 = → φ1 = P.d Pbh 1(0,621+d ) ( Ct 2.19, t28, [5]) 0,98.0,015 = 0,075= 7,5% 0,307.(0,621+0,015) 4.2.3 Thông số tác nhân sấy sau trình sấy lý thuyết I1 = I2 = 109,714 kJ/kgkkk Giả sử t2 = 34oC Lượng chứa ẩm d20 = d1 + ( Cpk+ d Cpa ) (t 1−t 2) ( Ct 5.5,t 57,[ ]) r +Cpa t đó: Cpk ≈ kJ/kgK nhiệt dung riêng khơng khí khơ Cpa ≈ 1,9 kJ/kgK nhiệt dung riêng nước r≈ 2500 kJ/kgK nhiệt ẩm hóa nước → d20 = 0,015+ ( 1+ 0,015.1,9 ) (70−34) = 0,029 kg ẩm/ kgkk 2500+1,9.34 Áp suất bão hòa t0 : t2 = 34oC Pbh2 = exp [12 → Pbh2 = exp [12 - 4026,42 ] 235,5+t ( Ct 2.11, t14, [6]) 4026,42 ] = 0,052( bar) 235,5+34 Độ ẩm tương đối φ 20 = d 20 P 0,029.0,98 = = 0,84= 84% ( t46, [5]) ( 0,621+ d 20 ) Pbh2 (0,621+0,029) 0,052 (Thỏa mãn 80%≤ φ 20 ¿ 90%) Lượng khơng khí khơ cần thiết để bốc 1kg ẩm 1 lo = d −d = = 71,428 kgkk/kgh ( Ct.5.8, t58,[6]) 0,029−0,015 20 → L0 = W.l0 = 44,73 71,428= 3194,974 kgkk/h ( Ct7.36, t 139,[ 5]) Thể tích khơng khí ẩm trạng thái (t1, φ1) ứng với kg khơng khí khơ vo = 0,995 m3/kg kk( phụ lục trang 349- Tính toán thiết kế hệ thống sấy- Trần Văn Phú) Do đó, lưu lượng thể tích TNS bằng: V0 = L0 vo = 3194,974 0,995= 3178,999 m3/h (Ct 5.9,t58,[6]) Đồ thị I-d khảo sát trình sấy I ( kJ/kgkk) B t1 I1 = I2 C A t2 t0 d ( kg ẩm/kgkk) d0 = d 4.3.Tính kích thước thiết bị sấy 4.3.1.Xác định kích thước cho thiết bị sấy d20 Chọn xe goòng có kích thước ( Bx.Lx.Hx ) = ( 1000.800.1200 )mm Mỗi xe 10 khay khau 1kg Chọn kích thước khay ( Bk.Lk.Hk ) = ( 1000.750.50)mm Khối lượng vật liệu xe G x = 10.1=10kg Số xe goòng cần thiết: n= → n= G1 t Gx (Ct.7.10, t99,[4]) 50.3 ≈ 15 xe 10 Tổng số khay 15 xe 150 khay Kích thước hầm sấy + Chiều rộng hầm: Bh = Bx+2.50 (Ct.7.13,t99,[6]) → Bh = 1000+2.50 = 1100 mm + Chiều cao hầm: Hh = Hx+50 (Ct.7.14,t100,[6]) → Hh = 1200+50 =1250 mm + Chiều dài hầm: Lh = n Lx + 2.1000 → Lh = 15.800+2.1000= 14000 mm Kích thước phủ bì: Hầm sấy xây gạch δ 1=250 mm, hầm sấy đặt đường ray láng xi măng, trần hầm đổ bê tông xốp, nhẹ có chiều dày δ 2=70 mm, bên rải lớp thủy tinh δ 3=150 mm + Chiều rộng: B= Bh +2δ (Ct.9.1,t191,[5]) → B= 1100+2.250=1600 mm + Chiều cao: H= Hh +δ 2+ δ (Ct.9.12,t191,[5]) → H= 1250+70+150=1470 mm 4.3.2 Tính giả thiết tốc độ tác nhân sấy Giải thiết tốc độ tác nhân sấy hầm sấy Để giả thiết ta tính tốc độ tác nhân sấy theo trình sấy lý thuyết v0 : v0 = V0 3178,999 = = 3633,141 m/h=1,009 m/s ( Bh Hh−10 Bk Hk) (1,1.1,25−10.1.0,05) ( t103,[6]) Trên thực tế V lớn V0 Vậy ta giả thiết v= 1,2m/s 4.4.Tổn thất vật liệu 4.4.1 Tổn thất vật liệu sấy mang qvl Để tính tổn thất vật liệu ta lấy t v2 = ( t1 – 10oC ) = 70-10= 60 oC Nhiệt độc vật liệu sấy vào nhiệt độ môi trường t0 = tv1 = 23,5 oC, Ca nhiệt dung riêng nước 4,18 kgJ/kgK, nhiệt dung riêng ớt Ck = 3,76 kJ/kgK Nhiệt dung riêng ớt sau khỏi hầm sấy Cv (w2 )= Ck (1- w2 )+ Ca w2 = 3,76.(1-0,05)+4,18.0,05= 3,781 kJ/kgK Tổn thất vật liệu sấy mang qvl = → qvl = G2 Cv ( w ) (t 2−t 0) W (Ct.7.15,t100,[6]) 5,27.3,781.(34−23,5) = 4,677 kJ/kg ẩm 44,73 4.4.2 Tổn thất thiết bị chuyển tải qct  Tổn thất xe goòng mang Xe goòng làm thép, khối lượng xe G x = 40 kg, nhiệt dung riêng thép Cx = 0,49 kJ/kgK Vì thép nên nhiệt đồ xe goòng khỏi hầm sấy nhiệt độ tác nhân sấy tx2 = t1 = 70 oC , nhiệt độ khay sấy xe goòng vào hầm sấy nhiệt độ môi trường tx1 = t0 = 23,5oC n Gx Cx (tx 2−tx1) 15.40.0,49 (70−23,5) = = 101,877 kJ/kg ẩm W t 44,73.3 qx =  Tổn thất khay mang Khay làm nhơm có trọng lượng khay 2kg, nhiệt dung riêng nhôm Ck = 0,91kJ/kgK Nhiệt độ khay vào hầm sấy nhiệt độ môi trường t k1= t0 = 23,5 oC, nhiệt độ khay khỏi hầm nhiệt độ tác nhân sấy tk2 = t1 = 70 oC qk = nk Gk (tk 2−tk 1) 15.10.2 0,91 (70−23,5) = = 94,6 kJ/kg ẩm t W 44,73.3 → Tổn thấ thiết bị chuyền tải qct = qx + qk = n Gx Cx (tx 2−tx1) nk Gk (tk 2−tk 1) + W t t W ( Ct.7.16,t100,[6]) = 101,877 + 94,6= 196,477 kJ/ kg ẩm 4.4.3.Tổn thất môi trường Giải thiết tốc độ tác nhân sấy hầm sấy Để giả thiết ta tính tốc độ tác nhân sấy theo q trình sấy lý thuyết v0 : v0 = ( t103,[6]) V0 3178,999 = = 3633,141 m/h=1,009 m/s ( Bh Hh−10 Bk Hk) (1,1.1,25−10.1.0,05) Nếu chiều dài khay Lk với chiều rộng xe Lx chiều cao khay sấy Hk lấy 50 mm tiết diện tự hầm sấy Ftd = ( Bh Hh – 15.Lk.Hk )= ( 1,1.1,25 – 15.0,75.0,05 ) = 0,8125 m2 Tốc độ tác nhân sấy giả thiết để tính tốn tổn thất phải lớn v Giả sử ta lấy v=1,2 m/s Ta có: α = 6,15+ 4,17.v ( Ct 6.7, t73, [6]) → α = 6,15+ 4,17.1,2= 12,405 W/m2 K Nhiệt độ dịch thể nóng tf1 nhiệt độ trung bình tác nhân sấy tf1 = 0,5.( t1 + t2 ) = 0,5.( 70+ 34 )= 52oC Nhiệt độc dịch thể lạnh nhiệt độ môi trường tf2 = t0 = 23,5 oC Chiều cao tường hầm sấy Hh = 1250 mm Tường xây gạch dày δ = 250mm hệ số dẫn nhiệt λ = 0,77 W/mK Giả sử tw1 = 50 oC Ta có: q1= α ( tf1 - tw1 ) (Ct 6.11,t74,[6]) →q1 = 12,405.( 52– 50 ) = 24,81 W/m2 Nhiệt độ mặt ngồi tường tw2 theo cơng thức dẫn nhiệt qua vách phẳng: tw2 = tw1 → tw2 = 50 - q δ λ ( Ct.9.14,t192,[5]) 24,81.0,25 = 41,944oC 0,77 Khí đối lưu tự nhiên: α = 1,715.(t w 2−tf 2)1/ (Ct6.10, t74,[6]) → α = 4,531 W/m2 K với sai số dịng nhiệt khơng 10% Chênh lệch nhiệt độ : ∆ t = tw2 - tf2 = 18,444 oC Hệ số truyền nhiệt: k = + δ 1+ α1 λ α2 ( Ct 9.17, t193,[5]) → ktb = 1,597 W/m2 K Kích thước tường bên: Ftb = 2.( Bh.Lh ) = 2.( 1,25.14) = 35 m2  Tổn thất qua tường bên qtb = → qtb = k F (tf 1−tf 2) W (Ct.6.6, t73,[6]) 3,6.1,597.35 (52−23.5) = 128,209 kJ/kg ẩm 44,73  Tổn thất qua trần Kích thước trần: Ftr = Bh.Lh = 1,1.14= 15,4 m2 Hệ số dẫn nhiệt bê tông λ = 0,922 W/m độ, thủy tinh λ3 = 0,743 W/m độ ( tra bảng I.126, t128,[10]) Hệ số trao đổi nhiệt α 2tr = 1,3 α = 1,3.4,531= 5,89 W/m2 K Hệ số truyền nhiệt tính cho trần 1 δ δ3 = 1,893 W/m2 K ktr = + + + α λ λ α tr Tổn thất qua trần: qtr = 1,3.ktr Ftr (tf 1−tf 2) W (Ct.6.12, t74, [6]) 1,3.1,893.15,4 (52−23,5) = 24,146 kJ/kg ẩm 44,73 → qtr =  Tổn thất qua Nhiệt độc trung bình tác nhân sấy 52oC giả sử tường hầm xây 2m tường bao che phân xưởng Ta có q= 45,88 W.m2 ( bảng 7.1, t142, [5]), mà Fn=Bh.Lh=1,1.14=15,4 m2 Tổn thất qua nền: qn = q Fn W (Ct.6.13,t72, [6]) 45,88 15,4 = 15,795kJ/kgh 44,73 → qn =  Tổn thất qua cửa hầm Cửa hầm sấy làm thép có chiều dày δ = 5mm, hệ số dẫn nhiệt λ = 0,5 W/mK kc = + δ + α1 λ α2 ( t104, [6]) → kc = 3,212 W/m2 K FC = (Bh Hh )= 2,75 m2 Do đó: → qc = qc = 3,6.k Fc {( t 1−t ) + ( t 2+t ) } W ( t104,[6]) 3,6.3,212.2,75 {( 70−23,5 )+ ( 34−23,5 ) } = 40,521 kJ/kgh 44,73 Vậy, tổng tổn thất môi trường qm qm = qtb + qtr + qn + qc ( t104,[6]) = 128,209+ 24,146+ 15,795+ 40,521= 208,671 kJ/kgh Tổng tổn thất ∆ : ∆ = Ca tv1 – qvl - qct - qm ( t104,[6]) = 4,18.23,5 – 4,677 – 196,477 –208,671= -311,595 kJ/kh ẩm 4.5.Tính cân nhiệt lượng d = d1 + Cdx ( d ) (t 1−t 2) i 2−∆ ( t100, [6]) Ta có: Cdx (d1)= Cpk + Cpa d1 = 1+1,97.0,015= 1,029 kJ/kgK i2 = r + Cpa t2 = 2500+ 1,97.34= 2566,98 kJ/kgkkk → d2 = 0,015+ 1,029.(70−34 ) = 0,029 2566,98+311,595 Entalpy I2t I2t = I1 + ∆ ( d2 - d1 ) ( Ct.7.30,t137,[6]) = 109,714 – 311,595.( 0,029-0,015)= 105,351 kJ/kgkk Độ ẩm tương đối d P ( Ct.7.17, t100,[6]) ( 0,621+ d ) Pbh2 0,98.0 ,029 → φ2 = = 0,84= 84% 0,052.(0,621+0 , 029) φ2 = So với điều kiện chọn φ2= (80±5)% thỏa mãn Vậy ta chọn t2 = 34oC hợp lí I ( kJ/kgkk) B t1 I1 = I2 C C’ A t2 t0 d ( kg ẩm/kgkk) d0 = d d2 d20 Lượng khơng khí khô thực tế l= d t−d ( Ct.5.8, t58,[6]) = 71,428 kJ/kg ẩm , 029−0,015 → l= L= → L= W d 2−d ( Ct.1.36,t139,[5]) 44,73 = 3195 kg kkk/h , 029−0,015 V = v0 L = 0,995.3195=3179,025 m3 /h (Ct 5.9,t58,[6]) Nhiệt lượng tiêu hao: q= l(I1 – I0 ) ( Ct.6.16, 75,[6]) → q= 71,428.( 109,714 - 61,74)= 3426,686 kJ/kg ẩm Nhiệt lượng có ích q1 : ( θ 1=t ¿ q1 = i2 – Ca θ = 2564,6 – 4,18.23,5= 2466,37 kJ/kg ẩm Tổn thất tác nhân sấy mang q2 = l Cdx(d0 ).( t2 – t0 ) ( Ct 7.17, 131, [5]) →q2 = 71,428 (1+1,97.0,015).(34 – 23,5)= 772,156 kJ/kg ẩm Tổng nhiệt lượng q’ = q1 + q2 + qvl +qvc + qmt = 2466,37 + 772,156 + 4,677 + 196,477 + 208,671= 3648,351 kJ/kg ẩm Nhiệt lượng tiêu hao q tổng nhiệt lượng có ích tổn thất q’ phải Trong q trình tính tốn thường làm tròn sai số Sai số ε =¿ q−q ' ∨ ¿ ¿ = 6,4% < 10% ( thỏa mãn) q Bảng 4.1 Bảng cân nhiệt STT Đại lượng Ký hiệu kJ/kg ẩm Nhiệt lượng có ích q1 2466,37 Tổn thất tác nhân sấy q2 772,156 % 67,6% 21,16% Tổn thất vật liệu sấy Tổng số thiết bị chuyển tải Tổn thất môi trường Tổng nhiệt theo tính tốn Tổng nhiệt lượng tiêu hao Sai số tương đối qvl qvc qmt q’ q ε 4,677 196,477 208,671 3648,351 3426,686 ¿ q−q ∨ ¿ ¿ q ' 0,12% 5,38% 5,71% 100% 100% 0,064% Hiệu suất nhiệt thiết bị sấy ᵑ= q1 = 67,6% q' 4.6.Kiểm tra lại giả thiết ban đầu để khẳng định phù hợp Lượng tác nhân sấy điểm A( khơng khí) LA = ( 1+ d0 ).L= ( 1+ 0,015 ) 3195= 3242,925 ( kg/h) Lượng tác nhân sấy B ( sau calorife) LB = ( + d0 ).L = (1+ 0,015) 3195 =3242,925 ( kg/h) Lượng tác nhân sấy C LC = ( 1+ d2 ) L = ( 1+ 0,029) 3195= 3287,655( kg/h) Thể tích tác nhân sấy ( Tra phụ lục 5, t349,[ ]) Tại A: t0 = 23,5oC , φ = 84% → vA = 0,864 m3 /kgkk → VA = LA vA =3242,925 0,864= 2801,8872 m3 /h Tại B: t1 = 70oC , φ = 7,5% → vB = 0,995 m3 /kgkk → VB = LB vB =3242,925 0,995= 3226,71 m3 /h Tại C: t2 = 34oC , φ = 78,5% → vC = 0,925 m3 /kgkk → VC = LC vC =3287,655.0,925=3041,08 m3 /h Thể tích trung bình tác nhân sấy Vtb = 0,5.( VB VC )= 0,5.( 3226,71 +3041,08)= 3133,895m3 /h= 0,87 m3 /s (t203,[ 5]) Ta có xe 10 khay Lk = 750mm, Bk = 1000mm, Hk = 50mm Do diện tích thực tác nhân sấy Ftd = Bh Hh – 10.Bk Hk = 1,1.1,25 - 10.1.0,05= 0,875 m2 Tốc độ trung bình tác nhân sấy thực v= Vtb 0,87 = = 0,994 m/s Ftd 0,875 KẾT LUẬN Hệ thống sấy ớt phương pháp sấy hầm hệ thống sấy gọn nhẹ, vận hành đơn giản, thiết bị không phức tạp không gian làm việc rộng rãi Sấy hầm mang lại hiệu cao có suất lớn làm việc liên tục Hầm sấy không dùng để sấy ớt mà dùng để sấy nhiều loại vật liệu khác dạng hạt, lát cục nhỏ Tuy nhiên, hầm sấy khó đảm bảo phân phối gió đồng thie tiết diện hầm sấy Mặc dù sảm phẩm sấy đạt chất lượng cao so với phương pháp sấy thủ công, thời gian bảo quản kéo dài nâng cao chất lượng cảm quan sản phẩm Hầm sấy sử dụng rộng rãi sản xuất nhằm nâng cao chất lượng đem lại nhiều lợi ích kinh tế Với việc thiết kế hầm sấy ớt nên sau tính tốn, kích thưuowsc thiết bị vài thơng số tín tốn thực phù hợp với thơng số thiết bị thực tế Việc thiết kế tính tốn hệ thống sấy cịn phụ thuộc nhiều vào số liệu thực nghiệm độ ẩm ban đầu Các số liệu phương pháp tính đồ án dựa vào nhiều nguồn tài liệu tham khảo khác dẫn đến việc không đồng tính tốn sai số Trong q trinh làm khơng tránh khỏi sai xót, em mong góp ý để em hồn thiện rút kinh nghiệm cho đồ án Em xin chân thành cảm ơn! DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Bin ( 2002), Các trình thiết bị cơng nghệ hóa chất thực phẩm, tập 2, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội [2] Nguyễn Bin ( 2008 ), Các trình thiết bị cơng nghệ hóa chất thực phẩm, tập 4, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội [3] Hoàng Văn Chước ( 2006), Thiết kế hệ thống thiết bị sấy, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội [4] Nguyễn Văn May, Giáo trình kỹ thuật sấy nông sản, NXB Khoa học kỹ thuật Hà Nội [5].Trần Văn Phú ( 2002), Tính tốn thiết kế hệ thống sấy, NXB Giáo dục, Hà Nội [6] Trần Văn Phú, Kỹ thuật sấy, NXB Giáo dục [7] Nguyễn Xuân Phương, Nguyễn Văn Thoa ( 2010 ), Cơ sở lý thuyết kỹ thuật sản xuất thực phẩm, NXB Giáo dục [8] Trần Hữu Quế, Nguyễn Văn Tuấn ( 2006), Vẽ kỹ thuật theo tiêu chuẩn quốc tế, NXB Bách Khoa- Hà Nội [9] Hoàng Văn Thuyết, Cao Hồng Lan, Nguyễn Thị Hạnh, Cơng nghệ rau quả, NXB Bách Khoa – Hà Nội [10].PGS.TS.Trần Thế Sơn, PGS.TS Bùi Hải(2004), Kỹ thuật nhiệt, NXB Khoa học kỹ thuật [11] TS Trần Xoa, PGS.TS Nguyễn Trọng Khuông, KS Hồ Lê Viên, Sổ tay trình thiết bị cơng nghệ hóa chất, tập 1, NXB Khoa học kỹ thuật Hà Nội [12] TS Trần Xoa, PGS TS Nguyễn Trọng Khuông, TS Phạm Xuân Toản, Sổ tay trình thiết bị cơng nghệ hóa chất, tập 2, NXB Khoa học kỹ thuật Hà Nội [13] https://www.vinmec.com/vi/tin-tuc/thong-tin-suc-khoe/dinh-duong/tac-dung-batngo-cua-qua-ot/?link_type=related_posts