TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM - - Đồ N I QU TRìNH THIếT Bị CÔNG NGHệ SINH HọC ti: THIếT Kế Hệ THốNG BuồNG SấY HàNH Lá VớI NĂNG SUấT 200KG NGUYÊN LIệU/Mẻ. Mai ngäc thÁI ch©u - 20180308 chau.mnt20180308@sis.hust.edu.vn Ngành Kĩ thuật Sinh học Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Ngọc Hoàng Bộ mơn: Viện: Q trình - thiết bị CNSH – CNTP Công nghệ Sinh học Công nghệ Thực phẩm Hà Nội, 03/2021 SINH VIÊN: MAI NGỌC THÁI CHÂU – MSSV: 20180308 ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN I QUÁ TRÌNH – THIẾT BỊ CÔNG NGHỆ SINH HỌC Họ tên sinh viên: Mai Ngọc Thái Châu 20180308 Khóa: 63 Cơng nghệ Thực phẩm Ngành: Số hiệu sinh viên: Viện Công nghệ Sinh học Kĩ thuật Sinh học Đầu đề thiết kế: “Thiết kế hệ thống buồng sấy hành với suất 200kg nguyên liệu/mẻ” Các thông số ban đầu: - Độ ẩm nguyên liệu: 80%; - Độ ẩm thành phẩm: 4%; - Năng suất: 200kg nguyên liệu/mẻ; - Nhiệt độ sấy: 75°C; - Thời gian sấy: 3h Các vẽ, đồ thị: - 01 vẽ lắp Họ tên cán hướng dẫn: TS Nguyễn Ngọc Hoàng Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 06/03/2021 Ngày hoàn thành đồ án: 20/06/2021 Ngày Tháng Năm 2021, Trưởng mơn (Kí, ghi rõ họ, tên) Cán hướng dẫn (Kí, ghi rõ họ, tên) Sinh viên hoàn thành nộp đồ án vào ngày tháng .năm 2021, Người duyệt (Kí, ghi rõ họ, tên) Sinh viên (Kí, ghi rõ họ, tên) SINH VIÊN: MAI NGỌC THÁI CHÂU – MSSV: 20180308 MỤC LỤC MỤC LỤC .2 LỜI MỞ ĐẦU PHẦN I: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU SẤY 1.1 Giới thiệu hành 1.3 Thành phần dinh dưỡng hành 1.4 Phương pháp bảo quản hành sau thu hoạch 1.5 Các phương pháp bảo quản hành 1.6 Các ứng dụng hành sấy 10 1.7 Nhu cầu thị trường hành sấy 11 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SẤY 12 2.1 Khái niệm sấy 12 2.2 Nguyên lý trình sấy 12 2.3 Động lực trình sấy 12 2.4 Mục đích trình sấy .13 2.5 Quy luật trình sấy 13 2.6 Lựa chọn phương pháp sấy .14 2.7 Ưu điểm trình sấy 16 2.8 Nhược điểm trình sấy 16 CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN VỀ MỘT SỐ THIẾT BỊ SẤY 17 3.1 Thiết bị sấy buồng 17 3.2 Thiết bị sấy hầm 18 3.3 Thiết bị sấy thùng quay .19 3.4 Thiết bị sấy phun .19 3.5 Lựa chọn phương án thiết kế hệ thống sấy hành (nhiệm vụ thiết kế) 20 PHẦN II: TÍNH TỐN CÔNG NGHỆ SẤY CHO THIẾT BỊ SẤY BUỒNG 21 CHƯƠNG 1: TÍNH TỐN Q TRÌNH SẤY LÝ THUYẾT .21 A LỰA CHỌN CHẾ ĐỘ SẤY .21 1.1 Vật liệu ẩm (sấy) – hành .21 1.2 Tác nhân sấy – không khí ẩm 21 1.2 Lựa chọn calorifer 23 1.3 Lựa chọn thời gian sấy .24 1.4 Lựa chọn chế độ trao đổi nhiệt - ẩm: 24 SINH VIÊN: MAI NGỌC THÁI CHÂU – MSSV: 20180308 1.5 Nhiệt độ vận tốc tác nhân sấy (TNS) .24 B TÍNH TỐN NHIỆT QUÁ TRÌNH SẤY LÝ THUYẾT .25 1.6 Mục đích tính tốn 25 1.7 Tính tốn lượng ẩm bốc 25 1.8 Tính tốn trạng thái khơng khí trước vào Caloriphe (khơng khí ẩm) 26 1.9 Tính tốn trạng thái khơng khí sau qua Caloriphe (B) .27 1.10 Tính tốn trạng thái khơng khí cuối q trình sấy (C) 28 1.11 Tiêu hao khơng khí lý thuyết 28 1.12 Tiêu hao nhiệt (𝑸𝟎) 29 Tính tốn giá trị q0 29 CHƯƠNG 2: XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CỦA THIẾT BỊ SẤY (KHAY SẤY, XE GOONG, BUỒNG SẤY, THIẾT BỊ) 30 1.1 Các thông số biết 30 1.2 Vật liệu xác định thông số khay sấy 30 1.3 Tính số lượng khay sấy .31 1.4 Vật liệu tính tốn thơng số xe goong 32 1.5 Xác định kích thước buồng sấy 33 CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN Q TRÌNH SẤY THỰC TẾ CHO Q TRÌNH SẤY KHƠNG HỒI LƯU 35 1.1 Xác định tổn thất nhiệt 35 1.2 Bảng thống kê tổn thất nhiệt .40 1.3 Xác định thông số trình sấy thực tế 40 1.4 Lập cân nhiệt hệ thống không hồi lưu 42 1.5 Hiệu suất thiết bị sấy 43 CHƯƠNG 4: LẬP SƠ ĐỒ HỆ THỐNG 43 CHƯƠNG 5: TÍNH TỐN CÁC THIẾT BỊ PHỤ TRỢ .44 5.1 Tính tốn lựa chọn thiết bị Calorifer 44 5.2 Tính tốn trở lực hệ thống 46 5.3 Chọn quạt 49 CHƯƠNG 6: TÍNH TỐN KINH TẾ KỸ THUẬT HỆ THỐNG BUỒNG SẤY 51 KẾT LUẬN 52 LỜI CẢM ƠN .53 TÀI LIỆU THAM KHẢO 54 SINH VIÊN: MAI NGỌC THÁI CHÂU – MSSV: 20180308 LỜI MỞ ĐẦU Với tốc độ tăng trưởng cao nay, thực phẩm – đồ uống đánh giá ngành hấp dẫn nhất, đưa Việt Nam trở thành thị trường tiềm khu vực Tỷ lệ dân số trẻ ngày tăng (khoảng 50% dân số Việt Nam 30 tuổi), mức thu nhập cải thiện thói quen mua sắm thực phẩm chế biến sẵn ngày phổ biến, phong phú với dồi sản phẩm nông nghiệp – nguồn nguyên liệu thô cung ứng cho chế biến thực phẩm, đồ uống lợi để doanh nghiệp ngành đa dạng hóa chủng loại, đáp ứng nhu cầu liên tục thay đổi người tiêu dùng Vì vậy, nhu cầu bảo quản sản phẩm thô sau thu hoạch vấn đề quan tâm chuỗi cung ứng Yêu cầu việc bảo quản thực phẩm phải giữ đặc tính ban đầu, dinh dưỡng, ngăn ngừa phát triển vi khuẩn, nấm men, nấm mốc,… làm chậm q trình oxy hóa chất béo để tránh ôi thiu kiểm soát hoạt độ nước Các kĩ thuật truyền thống phơi khô, đông lạnh, ướp muối,… hay với kĩ thuật đại hút chân khơng, sử dụng thiết bị sấy,… Trong đó, phương pháp sấy phương pháp sử dụng phổ biến Công nghệ sấy ngày phát triển công nghiệp thực phẩm chế biến hải sản, rau quả, lương thực,… Từ làm phong phú sản phẩm thực phẩm trái sấy, hành tỏi sấy, thịt sấy, cá khô,… Với sở lý thuyết cho thấy q trình sấy nói chung bao gồm nhiều q trình cơng nghệ phức tạp Quá trình sấy trình tách ẩm khỏi vật liệu ẩm nhiệt, ẩm tách thải mơi trường Sấy phương pháp có suất cao, chi phí chuyển thấp, cho thành phẩm với chất lượng tốt Tối ưu hóa việc lựa chọn phương pháp sấy kết cấu máy sấy có liên quan chặt chẽ đến đặc tính sản phẩm đem sấy Để tính tốn q trình sấy cần biết độ ẩm sản phẩm ban đầu cuối, cấu trúc ống dẫn, độ dẫn nhiệt, thành phần hóa học,… Để tìm hiểu sâu phương pháp sấy tính tốn cho vật liệu sấy cụ thể nên đề tài em là: “Thiết kế hệ thống buồng sấy hành với suất 200kg nguyên liệu/mẻ, nguyên liệu có độ ẩm 80%, độ ẩm sản phẩm 4%” Đây lần em làm đồ án kiến thức, tài liệu tham khảo cịn hạn chế nên q trình làm cịn nhiều sai sót, em mong nhận góp ý để hồn thiện đồ án mơn học Em xin chân thành cảm ơn TS NGUYỄN NGỌC HỒNG tận tình giúp đỡ để em hồn thành đồ án học kì này! SINH VIÊN: MAI NGỌC THÁI CHÂU – MSSV: 20180308 PHẦN I: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU SẤY 1.1 Giới thiệu hành - Tên tiếng Việt: Hành (hành xanh, hành non, hành hoa) - Tên tiếng Anh: Welsh onion - Tên khoa học (tiếng Latinh): Allium fistulosum thuộc chi Hành (Allium) Đây lồi có mùi vị giống với loại hành tây thông thường Tuy nhiên, lồi A Fistulosum khơng phát triển thành củ có rỗng Chúng thường có từ 02 – 06 lá, với chiều dài khoảng từ 25 – 40 cm Đây thành phần quan trọng ẩm thực nước châu Á, đặc biệt Đơng Đơng Nam Á, có Việt Nam Hình ảnh 1.1: hành (nguồn: internet) Hành thuộc loại thân thảo, sống lâu năm, có mùi vị hăng Theo Y học cổ truyền, hành có vị cay, dậm, tính ấm, nhiều nhựa, hàm lượng vitamin cao, chứa nhiều khống chất, có tác dụng giải cảm, diệt khuẩn, thơng khí, diều hịa kinh mạch tạng thủ,… Hiện có 02 giống hành phổ biến: Giống hành gốc tím (hành sậy) gốc trắng (hành hương) Hành gốc tím nơng dân thích trồng suất cao, sâu bệnh đổ gãy Hành hương nhỏ lại thơm Hành trồng 45 – 60 ngày thu hoạch Nhưng thu hoạch sớm muộn tùy theo giá thị trường Một công hành (1000m2) thu hoạch (mùa thuận) đạt (mùa nghịch) 1.3 SINH VIÊN: MAI NGỌC THÁI CHÂU – MSSV: 20180308 Thành phần dinh dưỡng hành Trong hành chứa nhiều chất dinh dưỡng có lợi cho sức khỏe người sử dụng Theo bảng thành phần thực phẩm Việt Nam Viện dinh dưỡng nhà xuất Y học xuất cho biết 100g phần ăn hành có: Thành phần dinh dưỡng: Đơn vị Hàm lượng Năng lượng kCal 22 Nước g 92.5 Đạm g 1.3 Chất béo g 0.0 Tinh bột g 4.3 Chất xơ g 0.9 Đường g 0.0 Canxi mg 80 Sắt mg Phospho mg 41 Kali mg 123 Cholesterol mg 0.0 Vitamin C mg 60 Vitamin B1 mg 0.03 β – Caroten µg 1370 Tỷ lệ thái bỏ g 20 Bảng 1.1: Thành phần hành Như vậy, thành phần hành nước (80 – 90% khối lượng), chúng chứa lượng, chất béo khơng có cholesterol Chứa đường cacbohydrate so với loại rau củ khác cà rốt, khoai tây ngơ Ngồi ra, hàm lượng vitamin K gấp hai lần khuyến cáo ngày cho người lớn, hỗ trợ q trình đơng máu giữ cho xương khỏe Cung cấp 25% nhu cầu vitamin C hàng ngày khoảng 16% nhu cầu folate (vitamin B9) hàng ngày 1.4 Phương pháp bảo quản hành sau thu hoạch 1.4.1 Yêu cầu chất lượng, cảm quan hành sau thu hoạch Hành trước đưa vào bảo quản phải đảm bảo điều kiện sau: - Không nhiễm bệnh từ loại sâu vi sinh vật Spodoptera exigua, bệnh sương mai nấm, bệnh thán thư, đốm lá, than đen, thối gốc, ; - Không bị tổn thương thời tiết (sương giá,…) hay tác động vật lý trình thu hoạch, vận chuyển,…; - Hạn chế tỷ lệ tạp chất lô hàng (đất, cành cây, tạp chất ngoại lai khác,…) SINH VIÊN: MAI NGỌC THÁI CHÂU – MSSV: 20180308 1.4.2 Trang bị kho bảo quản chuẩn bị để sử dụng Trước hành đưa vào bảo quản, kho bảo quản phải làm khử trùng hóa chất phép sử dụng Tường ngồi mái nhà cách nhiệt kín khí để tránh tác động khơng khí, đảm bảo nhiệt độ độ ẩm phù hợp kho bảo quản *Kho bảo quản cần trang bị: + Thiết bị để nạp hàng, dỡ hàng vận chuyển hàng; + Thiết bị thơng gió, kiểm sốt nhiệt độ, độ ẩm hệ thống kiểm sốt thơng gió phương tiện kiểm soát chất lượng khác, ; + Hệ thống điện (chiếu sáng lượng); + Các thiết bị phân loại thiết bị khác 1.5 Các phương pháp bảo quản hành 1.5.1 Phương pháp bảo quản hành khơ hộ gia đình Việc bảo quản hành tươi dẫn đến rủi ro bị dập úng bảo quản hành khô Cách giúp việc bảo quản hành lâu dài hơn, không bị dập úng hư hỏng hành tươi thông thường *Quy trình bảo quản hành khơ thực theo 05 bước: + Bước 1: Cắt bỏ hết phần rễ cuống hành lá; + Bước 2: Rửa thật hành lá; + Bước 3: Cắt hành thành khúc nhỏ vừa ăn; + Bước 4: Đem hành phơi khô sấy khô; + Bước 5: Bảo quản hành khơ nơi khơ ráo, thống mát Cách bảo quản hành khô bảo quản lâu dài mùi vị khơng cịn thơm ngon hành tươi chưa thể kiểm sốt q trình làm ẩm vật liệu (nhiệt độ, thời gian sấy/phơi, ), việc bị nhiễm nhiều loại vi sinh vật, mầm bệnh gây hại cho sức khỏe người bào tử nấm mốc q trình phơi ngồi trời SINH VIÊN: MAI NGỌC THÁI CHÂU – MSSV: 20180308 1.5.2 Phương pháp sấy hành quy mô công nghiệp 1.5.2.1 Các loại sản phẩm hành sấy thị trường Tên sản phẩm Đặc điểm - Chiều dài: – 5mm Sau sấy sản phẩm có màu xanh tươi, phục hồi Hành sấy tốt nước - HSD: 12 tháng ngắn: - Ứng dụng: sử dụng nhiều mỳ gói, cháo ăn liền, phở ăn liền số bánh mặn - Chiều dài: – 10mm - Sau sấy sản phẩm có màu xanh tươi, mùi vị Hành sấy đặc trưng hành sấy dài: - HSD: 12 tháng - Ứng dụng: sử dụng mì gói, cháo ăn liền, phở ăn liền số bánh mặn - Sản phẩm hành sau sấy băm, kích thước từ – 5mm, – 4mm – 6mm, mùi vị đặc Hành sẫy trưng hành sấy nhuyễn: - HSD: 12 tháng - Ứng dụng: dùng nhiều bánh mặn, mì gói, hạt nêm, cháo phở ăn liền Bảng 1.2: Các loại sản phẩm hành thị trường 1.5.2.2 Các phương pháp sấy hành Hiện có nhiều phương pháp cơng nghệ sấy thực phẩm nói chung, hành nói riêng Dưới đây, em trình bày tóm tắt phương pháp sấy hành áp dụng Việt Nam sau trình tìm hiểu nghiên cứu tài liệu: * Phương pháp sấy lạnh – freeze drying: Sấy hành nói đơn giản sấy nhanh, hành mỏng nên thoát nước nhanh Tuy nhiên, hành mỏng nên sấy nhiệt độ cao, nhiệt độ không phù hợp làm cho hành bị teo lại nhỏ biến đổi màu sắc Khi sấy khô nhiệt độ thường, hành khô cách tự nhiên nhất, đồng thời khơng khí khơ vào buồng sấy làm cho lượng nước hành khuếch tán liên tục ngoài, lượng nước ngưng tụ hoàn toàn buồng lạnh máy sấy, khơng khí khơ tiếp tục qua buồng nhiệt tới buồng sấy, hành sấy khơ liên tục nhanh chóng SINH VIÊN: MAI NGỌC THÁI CHÂU – MSSV: 20180308 * Phương pháp sấy nóng (sấy nhiệt đối lưu): Nói cách đơn giản, sấy nóng phương pháp sấy sử dụng nhiệt độ cao để làm khô sản phẩm Tác nhân sấy khơng khí buồng sấy, làm nóng nhiệt độ cao để tách ẩm khỏi nguyên liệu Máy sấy nóng ứng dụng phổ biến sản xuất bảo quản nông sản thực phẩm, đặc biệt hành lá, trái cây, đậu hạt, thịt cá,… Máy sấy nóng thường có giá thành hợp lý, phù hợp với nhiều quy mơ sản xuất lớn nhỏ nhiều mục đích sử dụng khác Một số công ty cung cấp sản phẩm hành sấy thị trường Công ty TNHH TM DV Goodprice Viet Nam, Công ty TNHH Gia vị Việt Hiệp, … 1.5.2.3 Quy trình cơng nghệ sấy hành Công việc sấy hành thực thơng qua 03 q trình bao gồm chuẩn bị nguyên liệu đầu vào, giai đoạn sấy hành cuối bao gói bảo quản hành sau sấy để phân phối tới khách hàng nhà máy CHUẨN BỊ NGUYÊN LIỆU Cắt bỏ rễ bóc vỏ già bên ngồi hành Rửa, để phân loại Thái hành lát mỏng theo yêu cầu khách hàng SẤY HÀNH Tiến hàn rải hành lênkhay h sấy Tiến hành cài đặt thơng số cho chu trình sấy cho phù hợp với yêu cầu sấy Thời gian sấy tùy thuộc vào khối lượng hành nguyên liệu BAO GÓI VÀ BẢO QUẢN Hành sau sấy để nguội nhiệt độ phịng Tiến hành bao gói sản phẩm Vận chuyển vào kho, chờ phân phối thị trường Quy trình cơng nghệ sấy hành nói chung thực theo tiêu chuẩn từ việc lựa chọn nguyên liệu đầu vào đến điều kiện đóng gói bảo quản Được biểu diễn cụ thể sơ đồ (trang bên): ... sấy buồng buồng sấy Hệ thống sấy buồng hệ thống sấy gián đoạn Do đó, so với hệ thống sấy hầm suất hệ thống sấy buồng thường nhỏ Tuy nhiên, đặc biệt thích hợp cần sấy nhiều loại vật liệu với suất. .. ? ?Thiết kế hệ thống buồng sấy hành với suất 200kg nguyên liệu/mẻ? ?? Các thông số ban đầu: - Độ ẩm nguyên liệu: 80%; - Độ ẩm thành phẩm: 4%; - Năng suất: 200kg nguyên liệu/mẻ; - Nhiệt độ sấy: 75°C;... .19 3.4 Thiết bị sấy phun .19 3.5 Lựa chọn phương án thiết kế hệ thống sấy hành (nhiệm vụ thiết kế) 20 PHẦN II: TÍNH TỐN CƠNG NGHỆ SẤY CHO THIẾT BỊ SẤY BUỒNG 21 CHƯƠNG