CHỦ đề 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 Huỳnh Thái Nhật Huy TP HỒ CHÍ MINH, THÁNG 10 NĂM 2022 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat LỜI CẢM ƠN Thông qua môn học Thực tập Sấy, chúng em học hệ thống sấy khô thực phẩm 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.” TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.5.1 1.5.2 2.1 2.2 2.3 2.4 2.4.1 2.4.2 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat 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 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat 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, giúp thức ăn mà ta sấy thêm ngon Vậy sấy có khái niệm sao, sấy nào? Sấy ( hay 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 q 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 cơng nghệ sản xuất nhiều sản phẩm đểu có cơng đoạn sấy khô 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 trình nhiệt nói chung q trình sấy nói riêng q trình cơng nghệ phức tạp Chẳng hạn q 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, khơng nức nẻ cong vênh, đầy đủ hương vị… Để thực báo tìm hiểu hệ thống sấy đối lưu sấy chân khơng em học qua môn Kỹ thuật Sấy Chưng Cất TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat em 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 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat 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 cơng 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 nguyên lý làm việc sản phẩm máy sấy đối lưu, hệ thống sấy nông 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 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat 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 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 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat - 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 không 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, q trình sấy hồn 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 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat 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 φ0 = 74% Áp suất khí quyển: P = 1at TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat 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 khơ 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 không 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 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat  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 khơng 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 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat 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 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 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 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat thường từ 12 đến 48 Khi vật liệu tiếp xúc với bề mặt làm nóng máy sấy, nhiệt truyền, cho phép vật liệu khơ cách dẫn nhiệt 2.4 Tính tốn q trình sấy: 2.4.1 Tính tốn q trình sấy lý thuyết: Vật liệu sấy: Chuối Khối lượng vật liệu sấy ban đầu: 0,95kg Năng suất nguyên liệu G1 = 0,95kg/mẻ Thời gian sấy: 7h Độ ẩm đầu vào vật liệu sấy ω1 = 76%, yêu cầu sản phẩm sấy có độ ẩm đầu ω2 = 20% Nhiệt độ tác nhân sấy buồng sấy: t1 = 45oC Nhiệt độ xưởng Nhiệt trường ĐHSPKT : t0 = 28oC Độ ẩm tương đối φ0 = 74% Áp suất khí quyển: P = 1at Hình 3:Đồ thị I-d trình sấy lý thuyết Ta cần phải xác định nhiệt độ tác nhân sấy khỏi buồng sấy 17 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Nhiệt độ đốt nóng cho phép th: th=2,218 Trong đó: t h nhiệt độ đốt nóng cho phép τ thời gian sấy ω tb độ ẩm trung bình trước sau sấy: ωtb=0,5 (76+ 20)=48% Vậy th=2,218−4,343 ln (7)+ Nhiệt độ TNS khỏi buồng sấy t2 = th+ 10=39o C + Tại điểm (t0 = 28ᴼC, φ0 = 74% ) Tra bảng nước nước bão hòa t0 = 28ᴼC  Phs0 = 0,038 bar d0 =622 I0 = t0 + 0,001.d0(2500 + 2t0) = 28 + 0,001.18,37(2500+2 28) = 74,953 (kJ/kg.kk) Thể tích riêng khơng khí ẩm: + Tại điểm (t1 = 45ᴼC, Phs1 = 0,09584 bar ) Do trình sấy lý thuyết nên ta có: d1=d0=18,37( g / kgkk) I1 = t1 + 0,001.d1(2500 + 2t1) = 45 + 0,001.18,37(2500+2 45) = 92,578 (kJ/kg.kk) 18 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat φ1= Thể tích riêng khơng khí ẩm: ( p−φ phs 1) (1+0 v1 = 287 (45+ 273) (0,98 105−0 ¿ ¿ 0,91 m3 / kgKKK + Tại điểm (t2 = 39ᴼC, Phs2 = 0,070244 bar ) Do trình sấy lý thuyết nên: I1=I2 =92,578 (kJ /kg) d2= φ2= Thể tích riêng khơng khí ẩm: Điểm Khối lượng vật liệu sấy trước sấy G1: G1= 0,95 −5 60.60 =3,77.10 (kg / s) 19 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Khối lượng vật liệu sấy sau sấy G2: G2=G1 100−w1 =3,77.10− 100−w2 100−76 =1,131.10− (kg/ s) 100−20 Lượng ẩm cần bay từ vật liệu sấy W: W=G1−G2=3,77.10−5−1,131 10−5=2,639.10−5 (kg / s) Lượng khơng khí khơ cần thiết L: W L= Δd Năng lượng cần thiết cho Calorifer Qk: Q k=L ( I1−I )=0,00984.( 92,578−74,953)=0,17343 (kW ) Khối lượng riêng khí thải có nhiệt độ t2 = 42ᴼC 2.4.2 Tính tốn trình sấy thực tế: Hình 4:Chuối trước sấy 20 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Hình 5: Chuối sau sấy Vật liệu sấy: Chuối Khối lượng vật liệu sấy ban đầu: 0,95kg Năng suất nguyên liệu Gb = 0,95kg/mẻ Khối lượng vật liệu sấy sau sấy: G2 = 0,90 kg Thời gian sấy: 7h Độ ẩm đầu vào vật liệu sấy ω1 = 76%, yêu cầu sản phẩm sấy có độ ẩm đầu ω2 = 20% Nhiệt độ tác nhân sấy buồng sấy: t1 = 45oC Nhiệt độ xưởng Nhiệt trường ĐHSPKT : t0 = 28oC Độ ẩm tương đối φ0 = 74% Áp suất khí quyển: P = 0,98 bar Lượng nước cần bay để 0,95kg chuối giảm độ ẩm từ 76% xuống 20% Gn=G1 Lượng tác nhân sấy tính theo khối lượng khơng khí G = kk Gn Δd Chọn thời gian sấy 7h, lưu lượng tác nhân sấy 21 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Khối lượng riêng khí thải t2 = 39ᴼC Lưu lượng tác nhân sấy tính theo thể tích Nhiệt lượng cần thiết để nước vật liệu sấy hóa Trong đó: mr khối lượng nước cần lấy 0,95kg chuối, mn = 0,05kg Thời gian để sấy giờ: Q2 = 0.96 0.95 0.94 0.93 0.92 0.91 0.9 0.89 0.88 0.870 22 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Tài liệu tham khảo: 1/ Giáo trình kỹ thuật sấy chưng cất – Thầy Hoàng Văn Chước 2/ Giáo trình nhiệt động lực học kỹ thuật 23 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat ... 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. .. cấu lị sấy, … Ngồi cơng nghệ sấy đối lưu, cịn nhiều cơng nghệ sấy khác áp dụng số quy trình sấy công nghệ sấy tầng sôi, sấy khô xạ, sấy lượng mặt trời, sấy điện trường cao tần Tùy vào quy trình. .. 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 không làm biến đổi tính chất vật