TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH SẤY CHUỐI BẰNG HỆ THỐNG SẤY TỦ VÀ HỆ THỐNG SẤY CHÂN KHÔNG

BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO  MÔN HỌC: THỰC TẬP SẤY CHỦ ĐỀ TÍNH TỐN Q TRÌNH SẤY CHUỐI BẰNG HỆ THỐNG SẤY TỦ VÀ HỆ THỐNG SẤY CHÂN KHÔNG GVHD: Th.S Nguyễn Lê Hồng Sơn SVTH: Nguyễn Trần Kiên Giang 19147097 Võ Trung Hậu 19147019 Huỳnh Thái Nhật Huy 19147003 TP HỒ CHÍ MINH, THÁNG 10 NĂM 2022 LỜI CẢM ƠN Thông qua môn học Thực tập Sấy, chúng em học những hệ thống sấy khô thực phẩm được ứng dụng rộng rãi chế biến thực phẩm gia đình chế biến thực phẩm cơng nghiệp Qua chúng em trao dồi nhiều kiến thức để hoàn thành báo cáo làm hành trang cho tương lai Chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến: Ban giám hiệu trường Đại Học Sư phạm kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh tạo điều kiện sở vật chất với hệ thống thư viện đại, đa dạng loại sách, tài liệu thuận lợi cho chúng em việc tìm kiếm, nghiên cứu thơng tin Xin cảm ơn giảng viên môn – Thầy Nguyễn Lê Hồng Sơn giảng dạy tận tình, chi tiết để chúng em có đủ kiến thức vận dụng chúng vào báo cáo Do chưa có nhiều kinh nghiệm làm chủ đề hạn chế kiến thức, báo cáo chắn không tránh khỏi thiếu sót Rất mong nhận nhận xét, ý kiến đóng góp, phê bình từ phía Thầy để tiểu luận hoàn thiện Lời cuối cùng, em xin kính chúc thầy nhiều sức khỏe, thành cơng hạnh phúc.” MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU Chương 1: Sấy tủ đối lưu: 1.1 Tổng quan: 1.2 Nguyên lý hoạt động: 1.3 Ưu điểm nhược điểm: 1.4 Cách vận hành: 1.5 Tính tốn q trình sấy: 1.5.1 Tính tốn q trình sấy lý thuyết: 1.5.2 Tính tốn q trình sấy thực tế: 10 Chương 2: Sấy chân không: 14 2.1 Khái niệm sấy chân không: 14 2.2 Ưu điểm nhược điểm: 16 2.3 Nguyên lý hoạt động: .16 2.4 Tính tốn q trình sấy: 17 2.4.1 Tính tốn q trình sấy lý thuyết: 17 2.4.2 Tính tốn q trình sấy thực tế: 20 Tài liệu tham khảo: 23 MỤC LỤC HÌNH Hình 1: Một vài sản phẩm tủ sấy đối lưu Hình 2: Bảng điều khiển tủ sấy Hình 3: Đồ thị I-d trình sấy lý thuyết Hình 4: Vật liệu trước sấy Hình 5: Vật liệu sau sấy Hình 6: Đồ thị đường cong sấy thực nghiệm Hình 1: Mơ hình hệ thống sấy chân khơng 14 Hình 2: Tủ điện hệ thống sấy chân không .15 Hình 3: Đồ thị I-d trình sấy lý thuyết .17 Hình 4: Chuối trước sấy 20 Hình 5: Chuối sau sấy .21 Hình 6: Đồ thị đường cong sấy .22 LỜI MỞ ĐẦU Ở Việt Nam việc sử dụng tủ lạnh để trữ thức ăn thêm lâu người ta sử dụng phương pháp khác sấy Sấy có ưu điểm nhược điểm so với tủ lạnh, ngồi giúp thức ăn mà ta sấy thêm ngon Vậy sấy có khái niệm sao, sấy nào? Sấy ( hay cịn gọi sấy khơ) q trình làm bốc nước khỏi vật liệu phương pháp nhiệt Nhiệt cung cấp cho vật liệu ẩm cách dẫn nhiệt, đối lưu, xạ lượng điện trường có tần số cao Mục đích trình sấy nhằm làm giảm khổi lượng vật liệu, tăng độ liên kết bề mặt bảo quản tốt lâu Trong trình sấy, nước bay nhiệt độ khuếch tán chênh lệch độ ẩm bề mặt vật liệu Đồng thời bên vật liệu có chênh lệch áp suất riêng phần nước bề mặt vật liệu môi trường xung quanh Kỹ thuật sấy đóng vai trị vơ quan trọng cơng nghiệp đời sống Trong quy trình công nghệ sản xuất nhiều sản phẩm đểu có cơng đoạn sấy khơ để bảo quản dài ngày Công nghệ ngày phát triển công nghiệp công nghiệp chế biến haỉ sản, rau công nghiệp chế biến gỗ, công nghiệp sản xuất vật liệu xây dưng thực phẩm khác… Thực tế cho thấy q trình nhiệt nói chung q trình sấy nói riêng q trình cơng nghệ phức tạp Chẳng hạn trình sấy trình tách ẩm khỏi vật liệu nhờ nhiệt sau sử dụng tác nhân để thải ẩm môi trường với điều kiện suất cao, chi phí vận hành, vốn đầu tư bé sản phẩm phải có chất lượng tốt, không nức nẻ cong vênh, đầy đủ hương vị… Để thực báo tìm hiểu hệ thống sấy đối lưu sấy chân không em học qua mơn Kỹ thuật Sấy Chưng Cất ngồi em cịn hướng dẫn cách vận hành, tính tốn biết kĩ thiết bị có Xưởng Nhiệt trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh thiết bị Sấy khác Chương 1: Sấy tủ đối lưu: 1.1 Tổng quan: Sấy đối lưu công nghệ sấy ứng dụng nhiều việc sản xuất máy sấy ứng dụng q trình sấy khơ Những loại máy sấy đối lưu đời đáp ứng nhiều nhu cầu sấy người Đặc trưng công nghệ sấy đối lưu chuyển động luồng khơng khí Chúng dùng làm tác nhân sấy với điều kiện khơng khí buồng sấy ln phải nóng, chuyển động theo vịng tuần hồn buồng sấy Chúng tác động tới vật phẩm cần sấy làm bốc nước, độ ẩm dư vật phẩm sấy Chính luồng khơng khí nóng đưa lượng ẩm ngồi Từ đó, vật phẩm sấy khơ hồn tồn Đây ngun lý làm việc sản phẩm máy sấy đối lưu, hệ thống sấy nơng sản Hình 1: Một vài sản phẩm tủ sấy đối lưu Lượng ẩm ngồi theo luồng khí nóng đợt, mẻ sấy Người ta sử dụng nhiều nguồn nhiệt để vận hành quy trình sấy theo cơng nghệ sấy mà khơng tốn q nhiều chi phí Cơng nghệ sấy đối lưu cho chất lượng nông sản, thành phẩm sấy đạt yêu cầu, không dễ bị biến chất hư hại, để dùng dần cung cấp cho nhà máy chế biến, đóng gói bán thị trường.  Cơng nghệ sấy đối lưu ứng dụng để sấy cho nhiều loại vật phẩm sấy khác Bên cạnh đó, dải nhiệt độ sấy nóng rộng nhiều công nghệ sấy khác dễ dàng điều chỉnh nhiệt độ sấy khơ theo ý muốn Chính mà công nghệ sấy đối lưu ngày ứng dụng rộng rãi hơn.  Những yếu tố ảnh hưởng đến cơng nghệ sấy đối lưu kể đến : hững yếu tố ảnh hưởng đến công nghệ đối lưu là: chế độ sấy, kích thước vật phẩm sấy, áp suất hoạt động, phương pháp gia nhiệt, chuyển động khơng khí nóng, kết cấu lị sấy,…  Ngồi cơng nghệ sấy đối lưu, cịn nhiều công nghệ sấy khác áp dụng số quy trình sấy cơng nghệ sấy tầng sôi, sấy khô xạ, sấy lượng mặt trời, sấy điện trường cao tần Tùy vào quy trình vật phẩm cần sấy mà người ta lựa chọn phương pháp sấy phù hợp Dẫu vậy, cơng nghệ sấy đối lưu có ưu điểm bật ứng dụng nhiều 1.2 Ngun lý hoạt động: Khơng khí tươi từ mơi trường quạt đưa qua calorifer ( điện trở) hai bên thành buồng sấy để gia nhiệt đến nhiệt độ cài đặt cho loại vật liệu sấy Sau đó, khơng khí nóng vào buồng sấy di chuyển từ lên qua lớp vật liệu sấy khay mang ẩm từ chúng bên ngồi nhờ vào chênh lệch phân áp suất nước bên bề mặt vật liệu sấy bề mặt vật liệu sấy với khơng khí nóng đối lưu bên buồng sấy 1.3 Ưu điểm nhược điểm:  Ưu điểm - Tốc độ sấy cao - Năng lượng dùng hợp lý - Hiệu suất sấy cao - Sản phẩm sấy bị co ngót, hư hỏng biến dạng  Nhược điểm - Độ ẩm cuối khơng cao - Thời gian sấy kéo dài vật liệu nằm yên 1.4 Cách vận hành: Bước 1: Mở cửa tủ, đặt chủ thể cần sấy buồng, đóng cửa Bước 2: Bật CB nguồn, bật công tắc sang trạng thái “ON” để khởi động điều khiển trung tâm, sau kỹ thuật số thiết bị thể thiết bị trạng thái làm việc Bước 3: Cài đặt điều khiển nhiệt độ thời gian sấy theo yêu cầu Khi thiết bị vận hành, bên nhiệt độ đạt đến giá trị cài đặt, sau đủ thời gian sấy, trình sấy hoàn thành Bước 4: Tắt nguồn; đợi nhiệt độ bên trở trạng thái nhiệt độ môi trường xung quanh, mở cửa lấy sản phẩm khỏi tủ Hình 2: Bảng điều khiển tủ sấy 1.5 Tính tốn q trình sấy:          Vật liệu sấy: Chuối Khối lượng vật liệu sấy ban đầu: 1,25kg Năng suất nguyên liệu G1 = 1,25kg/mẻ Thời gian sấy: 7h Độ ẩm đầu vào vật liệu sấy ω1 = 76%, yêu cầu sản phẩm sấy có độ ẩm đầu ω2 = 15% Nhiệt độ tác nhân sấy buồng sấy: t1 = 73oC Nhiệt độ xưởng Nhiệt trường ĐHSPKT : t0 = 28oC Độ ẩm tương đối φ = 74% Áp suất khí quyển: P = 1at d 2= I 2−1,024 t 121,60−1,024.40 = =32,256 ( g /kgkkk ) 2500 2500 φ 2= d2 P 32,256.0,98 = =65,68 % (622+d ) Phs ( 622+32,256 ) 0,07375 Thể tích riêng khơng khí ẩm: v 2= ¿ 287 T p−φ p ( hs 2) ( 1+0.001 d ) 287 ( 40+273 ) ( 0,98 10 5−0,6568 0,07375 ) ( 1+0,001 32,256 ) ¿ 0,88 m /kgKKK Nhiệt độ t Dung ẩm d Độ ẩm φ Enthapyl I (ᴼC) (g/kgkkk) (%) (kJ/kg) 28 18,37 74 74,953 73 18,37 78,1 121,60 40 32,256 65,68 121,60 Điểm Khối lượng vật liệu sấy trước sấy G1 G 1= 1,25 −5 =4,96.10 ( kg /s ) 7.60 60  Khối lượng vật liệu sấy sau sấy G2 G 2=G 100−w −5 100−76 −5 =4,96.10 =1,4.10 ( kg /s ) 100−w 100−15  Lượng ẩm cần bay từ vật liệu sấy W: −5 −5 −5 W=G 1−G 2=4,96.10 −1,4 10 =3,56.10 (kg / s)  Lượng khơng khí khơ cần thiết L: L= −5 W W 3,56.10 = = =2,498.10−3 ( kgkkk / s ) Δd d 2−d 0,03225−0,01837  Năng lượng cần thiết cho Calorifer Qk: Q k =L ( I 1−I )=2,498.10−3 (121,60−74,953)=0,116 ( kW )  Khối lượng riêng khí thải có nhiệt độ t2 = 40ᴼC ρ k (t )=1,293 273,5 273,5 =1,293 =1,128 ( kg/ m ) 273,5+t 273,5+69 1.5.2 Tính tốn trình sấy thực tế:           Vật liệu sấy: Chuối Khối lượng vật liệu sấy ban đầu: 1,25kg Khối lượng vật liệu sấy sau sấy: 0,450kg Năng suất buồng sấy Gb = 1,25kg/mẻ Thời gian sấy: 7h Độ ẩm đầu vào vật liệu sấy ω1 = 76%, yêu cầu sản phẩm sấy có độ ẩm đầu ω2 = 15% Nhiệt độ tác nhân sấy buồng sấy: t1 = 73oC Nhiệt độ xưởng Nhiệt trường ĐHSPKT : t0 = 28oC Độ ẩm tương đối φ = 74% Áp suất khí quyển: P = 1at Hình 4:Vật liệu trước sấy 10 Hình 5:Vật liệu sau sấy  Lượng nước cần bay để 1,25kg chuối giảm độ ẩm từ 76% xuống 15% G n=G w 1−w 76−15 =1,25 =0,897 ( kg H O ) 100−w 100−15  Lượng tác nhân sấy tính theo khối lượng G kk = Gn Gn 0,897 = = =64,625 ( kgkkk ) Δd d 2−d 0,03225−0,01837  Chọn thời gian sấy 7h, lưu lượng tác nhân sấy Gk = 64,625 =0,00256 ( kgkkk /s ) 7.60 60  Khối lượng riêng khí thải t2 = 69ᴼC ρk =1,293 273,5 273,5 =1,293 =1,12 ( kg /m ) 273,5+t 273,5+ 40  Lưu lượng tác nhân sấy tính theo thể tích 11 V kk = G k 0,00256 = =0,00228 ( m / s ) ρk 1,12  Nhiệt lượng cần thiết để nước vật liệu sấy hóa q2 = mn.rn Trong đó: mr khối lượng nước cần lấy 1,25kg chuối, mn = 0,8kg Rn nhiệt ẩn hóa 730C, rn = 2325,8 (kJ/kg) q2 = 0,8.2325,8 = 1860,64 (kJ) Thời gian để sấy giờ: Q2 = q2 7.60.60 = 1860,64 7.60 60 = 0,073 (kW) 12 Hình 6: Đồ thị đường cong sấy thực nghiệm 13 Chương 2: Sấy chân không: 2.1 Khái niệm sấy chân không: Là phương pháp sấy đặt vật cần sấy vào bình kín để khí giảm áp suất bơm chân không nhằm tăng chênh lệch áp suất riêng phần nước gọi sấy chân không Phương pháp sấy chân không làm khô vật nhiệt độ 25ºC nhanh ba lần so với làm khô khơng khí ấm 30ºC độ ẩm 50% Phương pháp yêu cầu số kiểu gia nhiệt để ngăn chặn giảm nhiệt độ đối tượng sấy kèm theo bay độ ẩm Hình 1: Mơ hình hệ thống sấy chân khơng Để ngăn chặn giảm nhiệt độ đối tượng sấy, cần đáp ứng điều kiện sau đây: ・ Tăng nhiệt độ trước đặt vật vào thùng chứa 14 ・ Làm nóng tồn vật chứa để làm ấm vật sấy nhiệt xạ ・ Làm nóng đối tượng sấy nhiệt dẫn từ gia nhiệt thùng chứa Các phương pháp nói điển hình Việc sấy chân không buộc áp suất khe hẹp ống giảm xuống, điều làm cho ẩm khe hở bay nhanh Ngoài ra, ẩm bị kẹt khe hở hẹp tượng va đập thổi ra, trừ nhiệt độ bên vật sấy giảm xuống mức, điều khiến trình sấy khơ nhanh Do đó, việc sử dụng máy bơm tích đủ để ẩm bay để sấy chân không cho phép vật thể xốp chí dạng bột làm khơ hồn tồn từ bên cách đồng Hình 2: Tủ điện hệ thống sấy chân không 15 2.2 Ưu điểm nhược điểm: *Ưu điểm:  Sấy chân không làm cho nước sản phẩm sôi nhiệt độ thấp nên sấy nhanh phương pháp sấy thông thường  Sấy chân không nhiệt độ sấy thấp nên giữ nguyên màu sắc, hương vị, chất dinh dưỡng tính chất đặc trưng sản phẩm  Sấy chân không khơng làm biến đổi tính chất vật lý, hóa học vật sấy  Sấy chân không giữ nguyên cấu trúc vật sấy (khơng móp méo, sẹp sấy thơng thường)  Sản phẩm sấy chân khơng có độ ẩm thấp ~1-3% nên bảo quản lâu  Bộ điều khiển tự động, tự hoạt động theo cài đặt người sử dụng giúp sử dụng dễ dàng, tiết kiệm thời gian công sức người sử dụng  Máy sấy chân khơng có áp suất nhỏ nên thành máy làm dày hơn, cứng cách nhiệt tốt *Nhược điểm:  Do máy có thêm phận hút chân khơng nên kích thước máy lớn cồng kềnh máy sấy nhiệt thể tích sấy  Máy sấy sử dụng phương pháp sấy chân khơng có giá thành cao so với máy sấy nhiệt nhiều  Chi phí sản xuất lớn nên không phù hợp với hộ gia đình kinh doanh nhỏ 2.3 Nguyên lý hoạt động: Máy sấy chân không sử dụng khay để chứa vật liệu cần sấy, bơm chân không làm giảm áp suất Hơi nước truyền khay lớp giữ nhiệt qua cửa máy sấy đóng chặt để truyền nhiệt thơng qua q trình dẫn nhiệt Trong bình ngưng, nước hóa tụ lại từ nguồn cấp Bơm chân không bị ngắt kết nối sau sản phẩm khô, khay chứa sản phẩm sấy khơ lấy Có thể làm khơ đồ nhanh giảm áp suất Trong trình sấy, ta điều chỉnh nhiệt độ trì điểm sôi chất làm ướt phần lớn suốt q trình Có thời gian sấy lâu, 16 ... hình hệ thống sấy chân không 14 Hình 2: Tủ điện hệ thống sấy chân khơng .15 Hình 3: Đồ thị I-d trình sấy lý thuyết .17 Hình 4: Chuối trước sấy 20 Hình 5: Chuối sau sấy. .. cơng nghệ sấy đối lưu, cịn nhiều cơng nghệ sấy khác áp dụng số quy trình sấy cơng nghệ sấy tầng sôi, sấy khô xạ, sấy lượng mặt trời, sấy điện trường cao tần Tùy vào quy trình vật phẩm cần sấy mà... trưng sản phẩm  Sấy chân không không làm biến đổi tính chất vật lý, hóa học vật sấy  Sấy chân không giữ nguyên cấu trúc vật sấy (khơng móp méo, sẹp sấy thơng thường)  Sản phẩm sấy chân khơng có