TÍNH TOÁN và THIẾT kế hệ THỐNG sấy PHUN bột CHANH dây với NĂNG SUẤT 333,4 KG sản PHẨM GIỜ

ĐỒ ÁN THIẾT BỊ ĐỀ TÀI: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY PHUN BỘT CHANH DÂY VỚI NĂNG SUẤT 333,4 KG SẢN PHẨM / GIỜ Sinh viên thực hiện: Thân Thị Minh Ánh MSSV: 17L1031005 Lớp: Công nghệ thực phẩm 51A Giáo viên hướng dẫn: PGS – TS Đỗ Thị Bích Thủy Huế, 07/2020 06/2020 TRƯỜNG ĐẠI HỌC NƠNG LÂM HUẾ CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CƠ KHÍ CƠNG NGHỆ Độc lập – Tự – Hạnh phúc  -* - NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN THIẾT BỊ Họ tên sinh viên: Thân Thị Minh Ánh Lớp: Công nghệ thực phẩm 51A Ngành học: Công nghệ thực phẩm Tên đề tài: Tính tốn thiết kế hệ thống sấy phun bột chanh dây với suất 333,4 kg sản phẩm / Số liệu ban đầu Năng suất sấy: 333,4 kg sản phẩm / Độ ẩm vật liệu vào: 37% Độ ẩm vật liệu ra: 3,2 % Nồng độ chất khô: Bx = 60% Nội dung phần thuyết minh tính tốn Đặt vấn đề Chương 1: Tổng quan nguyên liệu sấy Chương 2: Tổng quan trình sấy Chương 3: Quy trình cơng nghệ sản xuất bột chanh dây Chương 4: Tính cân vật chất Chương 5: Tính tốn thiết kế thiết bị Chương 6: Tính cân nhiệt lượng Chương 7: Tính tốn thiết bị phụ Kết luận Tài liệu tham khảo 4.Các vẽ - Một vẽ hệ thống thiết bị khổ A3 đính kèm thuyết trình - Một vẽ hệ thống thiết bị khổ A1 5.Ngày giao nhiệm vụ: 6.Ngày hoàn thành: Huế, ngày 08 tháng 07 năm 2020 TRƯỞNG BỘ MÔN GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN (Kí, ghi rõ họ tên) (Kí, ghi rõ họ tên) MỤC LỤC ĐẶT VẤN ĐỀ .1 CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU SẤY 1.1 Giới thiệu nguyên liệu sấy .2 1.2 Nguồn gốc phân loại 1.2.1 Nguồn gốc 1.2.2 Phân loại .4 1.3 Thành phần hóa học chanh dây 1.3.1 Thành phần cấu tạo chanh dây 1.3.2 Đối với vỏ 1.3.3 Đối với dịch 1.3.4 Đối với hạt .10 1.4 Giá trị dinh dưỡng 10 1.5 Tác dụng chanh dây .12 1.6 Các sản phẩm từ chanh dây 12 CHƯƠNG II TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH SẤY 15 2.1 Khái niệm 15 2.2 Mục đích .15 2.3 Các phương pháp sấy 15 2.3.1 Sấy tự nhiên .15 2.3.2 Sấy nhân tạo 16 2.4 Bản chất trình sấy 16 2.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ sấy 17 2.6 Tác nhân sấy .17 CHƯƠNG III QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT BỘT CHANH DÂY .18 3.1 Sơ đồ quy trình cơng nghệ 18 3.2 Thuyết minh quy trình 19 3.2.1 Chọn lựa – Phân loại .19 3.2.2 Rửa 19 3.2.3 Tách ruột 19 3.2.4 Chỉnh PH Na2CO3 10% 19 3.2.5 Thủy phân 19 3.2.6 Lọc 19 3.2.7 Pha loãng 19 3.2.8 Phối trộn 19 3.2.9 Sấy phun 20 3.2.10 Hoàn thiện .20 3.2 Chọn phương thức sấy, thiết bị sấy chế độ sấy .20 3.2.1 Phương thức sấy 20 3.2.2 Chọn thiết bị sấy 20 3.2.3 Chọn chế độ sấy 20 3.3 Giới thiệu thiết bị sấy phun 21 3.3.1 Cấu tạo máy sấy phun .21 3.3.2 Nguyên tắc hoạt động 21 3.3.3 Ưu điểm nhược điểm 22 CHƯƠNG IV TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT 23 4.1 Các ký hiệu 23 4.2 Các thông số ban đầu 23 4.3 Cân vật liệu trình sấy 23 4.4 Các thơng số khơng khí .24 4.4.1 Các thông số trạng thái khơng khí 24 4.4.1.1 Trạng thái khơng khí trước vào calorifer 24 4.4.1.2 Trạng thái khơng khí sau vào calorife .25 4.4.1.3 Trạng thái khơng khí sau khỏi máy sấy .26 CHƯƠNG V TÍNH TỐN THIẾT BỊ CHÍNH .29 5.1 Các thông số ban đầu 29 5.2 Vòi phun .29 5.3 Buồng sấy 29 5.3.1 Xác định đường kính thiết bị 30 5.3.2 Xác định chiều cao thiết bị 31 5.3.3 Xác định thời gian sấy .31 5.4 Tính bền cho thiết bị 32 5.4.1 Thân thiết bị .32 5.4.2 Đáy nắp thiết bị 35 CHƯƠNG VI TÍNH CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG .36 6.1 Tính cân nhiệt lượng 36 6.2 Tổn thất nhiệt tháp sấy 36 6.2.1 Tính hệ số cấp nhiệt tổng quát từ đến thành thiết bị α 36 6.2.2 Tính hệ số cấp nhiệt tường môi trường xung quanh 38 6.2.3 Tính bề dày lớp cách nhiệt 39 6.2.4 Tính diện tích bề mặt xung quanh máy sấy .40 6.3 Tính tốn q trình sấy thực tế 41 6.3.1 Sự khác biệt trình sấy lý thuyết sấy thực tế 41 6.3.2 Xác định thơng số tác nhân sấy q trình sấy thực 42 CHƯƠNG VII TÍNH CÁC THIẾT BỊ PHỤ TRỢ 45 7.1 Tính calorife cấp nhiệt 45 7.1.1 Chọn kích thước truyền nhiệt 45 7.1.2 Tính hệ số truyền nhiệt K 46 7.1.2.1 Tính hệ số cấp nhiệt nước bão hòa đến thành ống bên 46 7.1.2.2 Tính hệ số cấp nhiệt bên ngồi ống 47 7.1.2.3 Tính hệ số truyền nhiệt K .48 7.1.3 Tính tốn ống truyền nhiệt calorifer .49 7.2 Tính chọn cyclon 50 7.3 Tính trở lực chọn quạt 51 7.4 Tính chọn quạt .57 7.5 Tính chọn bơm .60 KẾT LUẬN .62 TÀI LIỆU THAM KHẢO 63 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Lá chanh dây .2 Hình 1.2 Hoa chanh dây .3 Hình 1.3 Trái chanh dây .3 Hình 1.4 Chanh dây tím .5 Hình 1.5 Chanh dây vàng Hình 1.6 Chanh dây chuối Hình 1.7 Chanh dây khổng lồ .6 Hình 1.8 Bột chanh dây 13 Hình 1.9 Sản phẩm mứt chanh dây 13 Hình 1.10 Sản phẩm nước ép từ chanh dây 14 Hình 1.11 Sản phẩm chanh dây sấy dẻo 14 Hình 3.1 Sơ đồ hệ thống sấy phun 21 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Thành phần cấu tạo chanh dây .8 Bảng 1.2 Thành phần cấu tạo vỏ chanh dây khô Bảng 1.3 Thành phần loại protein có vỏ chanh dây Bảng 1.4 Hàm lượng đường loại (%) tổng đường Bảng 1.5 Khoảng PH hàm lượng acid tổng hai loại chanh dây Bảng 1.6 Thành phần hạt chanh dây khô 10 Bảng 1.7 Thành phần acid béo dầu từ hạt chanh dây .10 Bảng 1.8 Giá trị dinh dưỡng 100g phần ăn chanh dây tím .11 Bảng 4.1 Bảng tổng kết cho vật liệu sấy 27 Bảng 4.2 Bảng tổng kết cho tác nhân sấy 27 Bảng 5.1 Tổng kết thiết bị 34 Bảng 6.1 Tổng kết tính tốn cân nhiệt lượng 43 Bảng 7.1: Các kích thước cyclon 50 Bảng 7.2 Kích thước quạt II4-70 N07 .58 ĐẶT VẤN ĐỀ Xã hội ngày phát triển, đời sống người ngày nâng cao Vì vậy, nhu cầu sản phẩm mang tính tiện nghi, phù hợp với công việc nhịp sống người vấn đề quan tâm hàng đầu Bên cạnh thực phẩm chế biến sẵn, thức ăn nhanh, nước giải khát sản phẩm dạng bột hoa mặt hàng nhiều người tiêu dùng lựa chọn, tính chất riêng biệt mà sản phẩm bột hoa mạng lại Ở nước ta, với khí hậu nhiệt đới tạo điều kiện thuận lợi cho thảm thực vật phát triển tốt đặc biệt loại hoa đa dạng phong phú Trong đó, kể đến chanh dây Từ loại mọc hoang dại, ngày chanh dây trồng nhiều với sản lượng ngày tăng theo nhu cầu chế biến Trái chanh dây chứa nhiều vitamin C có tác dụng chống oxy hóa, giàu chất xơ giúp ngừa bệnh tim mạch, giàu cacbohydrat cung cấp lượng cho thể chanh dây cịn giảm phát triển tế bào ung thư Chính có nhiều công dụng vậyzx nên người ta ứng dụng chanh dây để tạo nhiều sản phẩm như: nước ép chanh dây, mức chanh dây, bánh kẹo chanh dây,… bên cạnh cịn có sản phẩm bột chanh dây Để đảm bảo dinh dưỡng tính chất cảm quan cho bột chanh dây sản xuất, việc lựa chọn công nghệ sấy việc quan trọng Có nhiều phương pháp sấy như: sấy bơm nhiệt, sấy tầng sôi,… phương pháp sấy phun phương pháp lựa chọn sản xuất bột chanh dây nhiều ưu điểm như: tính chất, chất lượng sản phẩm tốt hơn, sản phẩm sau sấy có dạng bột mịn đồng nhất, xốp, dễ hịa tan, khơng phải qua giai đoạn nghiền, tiện lợi cho sử dụng chế biến Sấy nguồn ngun liệu có tính nhạy cảm với nhiệt Từ ưu điểm đó, tơi xin chọn đề tài cho đồ án “Tính tốn thiết kế hệ thống sấy phun bột chanh dây với suất 333,4 kg sản phẩm / giờ” CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU SẤY 1.1 Giới thiệu nguyên liệu sấy Cây chanh dây dễ trồng, ưa đất khô ráo, cần nước, sống nơi sỏi đá đất cát Cây đạt độ trưởng thành 12 tháng tuổi, dài đến 15 m, cho thu hoạch tốt vòng 5-6 năm Chanh dây loại leo tua đơn mọc phía đối diện lá, có chiều dài 20-40 cm Lá chanh dây hình chân vịt với thùy mọc so le, kích thước 6-15 cm Cuống dài 2-5 cm Viền có cưa nhỏ, trịn đầu Hình 1.1 Lá chanh dây [Nguồn: greensculpture.vn] Hoa chanh dây hoa đơn, mọc từ nách lá, hoa đẹp thơm, có đường kính 7,5-10 cm với cuống dài 2-5 cm Hoa chanh dây có năm cánh màu trắng ánh tím, tạo bơng hoa màu trắng xen tím Mỗi hoa mang nhị đực với dính thành ống đáy tách rời phần mang bao phấn Hoa thụ phấn nhờ số lồi trùng như: ong nghệ,… đậu Nhưng tự thụ phấn khơng có Hoa chanh dây có tác dụng an thần nhẹ có khả “ru” ngủ Hoa chanh dây nhiều nước dùng để điều trị cho trẻ em dễ bị kích động có vấn đề bất ổn thần kinh, chữa bệnh hen suyễn, rối loạn tiêu hóa, chứng ngủ khó chịu hội chứng tiền mãn kinh Tốc độ quy ước: ω q= √ 2× ∆ Pcyclon (m/s)(CT III 48/ T 522 ,[2]) ζ × ρk Với  hệ số phụ thuộc vào kiểu cyclon Chọn loại cyclon viện NIOGAS thì ξ=100 suy ω q=3,85 Đường kính của cyclon: √ V √ 5616,286 D = 0,785× ω = = 0,718 (m) 0.785× 3,85× 3600 q (CT III.47/T522, [2]) Bảng 7.1: Các kích thước cyclon (Bảng III.3/T522, [2]) Đườn Chiều rộng g kính cửa vào Chiều cao cửa vào Đường Chiều kính ống tâm cao vỏ trụ D (m) b =0,21×D h= 0,66×D d0 = 0,58×D H1 =1,6×D H2 = 2×D d1=0,6× H3=0,3× D D 0,718 0,151 0,474 0,416 1,149 1,436 0,431 Chiều cao nón Đường kính Chiều cao phần ngồi ống tâm 0,215 7.3 Tính trở lực chọn quạt Trong ̣ thống sấy, chúng ta cần sử dụng quạt để tạo áp suất đô ̣ng để di chuyển không khí vào ̣ thống và mô ̣t phần khắc phục trở lực đường ống Sử dụng quạt: - Quạt hút để hút khơng khí từ ngồi vào lọc khơng khí sau đưa qua calorifer vào thùng sấy - Quạt hút ở cuối ̣ thống để hút không khí thải vào cyclon lọc bụi Tính trở lực từ quạt đến calorifer Chọn đường kính ống dẫn φ = 0,3 (m) Khoảng cách từ quạt đến calorife l = 1,5 (m) Khối lượng riêng khơng khí vào calorife ρ25°C = 1,185 (kg/m3) Độ nhớt khơng khí vào calorife υ = 15,53×10-6 (m2/s) 51 Vận tốc khơng khí ống dẫn ω= × L' × 5538,744 = =18,377 (m/s) ρ× π × φ 1,185× 3,14 ×0,32 ×3600 Chuẩn Reynol ℜ= ω ×φ 18,377 ×0,3 = =345357,373 υ 15,5 ×10−6 Vì Re > 4.103 => chế độ chảy xoáy (rối) Chuyển động chảy xoáy chia làm khu vực:  Khu vực nhẵn thủy lực học: Đặc trưng khu vực lớp màng chảy dịng phủ kín gờ nhám ống, độ nhám khơng ảnh hưởng đến hệ số ma sát Trị số Reynolds giới hạn xác định theo công thức sau:   7 Regh       (CT II.60/T378, [2]) Với ε =0,01 mmlà độ nhám tuyệt đối Regh  784984,815  Re ta chọn k 3= 1,1 (Bảng II.48/464, [2]) Vậy công suất động mối quạt: N đc =1,1 ×17,216=18,94 ( kW ) 59 Số hiệu quạt N07 Số hiệu quạt N07 Bảng 7.2 Kích thước quạt II4-70 N07 Kích thước (mm) B1 B2 G E N P K A B 504 737 L L1 L2 L3 L4 D D1 D 630 490 605 680 65 700 735 25 566 496 541 613 311 Kích thước (mm) 453 805 Thép gốc 65×65×6 M 334 KL (kg) 201 7.5 Tính chọn bơm Áp suất toàn phần bơm tạo H = P 2−P1 + H0 + h m ρ×g ( CT II.185/ T438, [2]) Trong đó: + P2 , P1: áp suất bề mặt chất lỏng không gian đẩy hút (P = at, P2 = 50 at) + H 0: chiều cao nâng chất lỏng H 0=6(m) + h m: áp suất tiêu tốn để thắng toàn trở lực đường ống hút đẩy (h m = 3% H) Thay vào cơng thức ta tính H = 637,423 (N/m2) Lưu lượng dịch chanh dây theo lý thuyết Q= G1 ρ = 512,3 900 = 0,569 (m3/h) Dựa vào suất ta chọn bơm pittông thẳng đứng, nhãn hiệu bơm M – 193, sổ tay QTTB/451 Công suất bơm là: N= Q × ρ × g × H 0,569 ×900 × 9,81× 637.423 = =1,046 ( kW ) 1000 ×η 1000 ×0,85 × 3600 (CT II.191/T439, [2]) Trong đó: 60 + g: Gia tốc trọng trường, g=9,81 (m/s2) + η : Hiệu suất chung bơm, η=0,85 + ρ : Khối lượng riêng chất lỏng, ρ=900(kg/m3) Với công suất bơm N = 1,046 (kW) để bơm làm việc an tồn cho hệ số dự trữ β=1,5 Vậy cơng suất động N= β × N =1,5× 1,046=1,569 ( kW ) (CT II.191/T439, [2]) 61 KẾT LUẬN Trong trình thực nhiệm vụ đồ án trình tìm hiểu đề tài: “Tính tốn thiết kế hệ thống sấy phun bột chanh dây với suất 333.4 kg ngun liệu / giờ” Tơi có số hiểu biết thêm sâu về: Kỹ thuật sấy, nguyên tắc hoạt động thiết bị, cách tra cứu sổ tay, tài liệu để đưa lựa chọn phù hợp với u cầu quy trình cơng nghệ Từ đưa cách tính tốn thiết bị, phân tích lựa chọn thiết bị, vật liệu làm thiết bị để đáp ứng yêu cầu sản xuất có hội để tìm hiểu Trong trình thực đồ án không tiếp xúc với thực tế nhiều, lượng kiến thức hạn hẹp nên đồ án cịn thiếu sót Kính mong quý thầy cô nhận xét hướng dẫn để làm em hoàn thiện 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu Tiếng Việt [1] Võ Văn Quốc Bảo, Nguyễn Văn Toản, 2017, Công nghệ sấy nông sản thực phẩm, NXB đại học Huế [2] Nguyễn Bin, Đỗ Văn Đài, Long Thanh Hùng, Nguyễn Trọng Khuông, Phan Văn Thơm, Phạm Xuân Toản, Trần Xoa, 2006, Sổ tay trình thiết bị cơng nghệ hóa chất tập 1, NXB Khoa học Kĩ thuật [3] Nguyễn Bin, Đỗ Văn Đài, Long Thanh Hùng, Nguyễn Trọng Khuông, Phan Văn Thơm, Phạm Xuân Toản, Trần Xoa, 2006, Sổ tay trình thiết bị cơng nghệ hóa chất tập 2, NXB Khoa học Kĩ thuật [4] Trần Sỹ Hiếu, Trần Văn Hậu, Phạm Cồn Bằng “ Khảo sát đặc tính tình hình thực vật số giống chanh” [5] Lê Văn Hồng, 2004, Các q trình thiết bị sinh học công nghiệp, NXB Khoa học Kĩ thuật [6] Tôn Nữ Minh Nguyệt, Đào Văn Hiệp, “ Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật sấy phun sản xuất bột chanh dây” [7] Trần Văn Phú, 2008, Kĩ thuật sấy, NXB giáo dục [8] Trần Văn Phú, 2002, Tính tốn thiết kế hệ thống sấy, NXB Khoa học Kĩ thuật Hà Nội [9] Lê Văn Quý cộng Trung tâm Nghiên cứu ăn công nghiệp Phủ Quỳ, “ Nhân giống chanh leo phương pháp giâm hom” [10] Phạm Xn Toản, 2008, Các q trình, thiết bị cơng nghệ hóa chất thực phẩm tập 3, NXB Khoa học Kĩ thuật [11] Lê Ngọc Trung, 2011, Quá trình thiết bị truyền chất, NXB Đại học Bách khoa Đà Nẵng 63 Trang Web [12] https://xemtailieu.com/tai-lieu/tong-quan-ve-chanh-day-583535.html [13] http://camnangcaytrong.com/cay-chanh-day-cd65.html [14] https://www.tasaba.vn/thiet-bi-say-kho/may-say-phun.html [15] https://www.foodnk.com/hieu-nhanh-quy-trinh-san-xuat-bot-chanhday.html [16] https://nanufoods.vn/2019/11/19/bot-chanh-day-say-phun-nanufoods/ [17] https://www.slideshare.net/linhlinpine/cong-nge-say-phun-va-ungdung-t3rong-san-xuat-thucpham-do-an-thuc-pham 64 65 ... phẩm Tên đề tài: Tính tốn thiết kế hệ thống sấy phun bột chanh dây với suất 333,4 kg sản phẩm / Số liệu ban đầu Năng suất sấy: 333,4 kg sản phẩm / Độ ẩm vật liệu vào: 37% Độ ẩm vật liệu ra: 3,2... chế biến Sấy nguồn ngun liệu có tính nhạy cảm với nhiệt Từ ưu điểm đó, tơi xin chọn đề tài cho đồ án ? ?Tính tốn thiết kế hệ thống sấy phun bột chanh dây với suất 333,4 kg sản phẩm / giờ? ?? CHƯƠNG... 13 Hình 1.9 Sản phẩm mứt chanh dây 13 Hình 1.10 Sản phẩm nước ép từ chanh dây 14 Hình 1.11 Sản phẩm chanh dây sấy dẻo 14 Hình 3.1 Sơ đồ hệ thống sấy phun 21 DANH