THIẾT KẾ HỆ THỐNG BUỒNG SẤY KHOAI TÂY VỚI NĂNG SUẤT 180KG SẢN PHẨM / MẺ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM BỘ MÔN QUÁ TRÌNH - THIẾT BỊ CNSH & CNTP ******* ĐỒ ÁN I: QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ THIẾT KẾ HỆ THỐNG BUỒNG SẤY KHOAI TÂY VỚI NĂNG SUẤT 180KG SẢN PHẨM / MẺ Sinh viên thực : Trần Như Duy MSSV : 20180318 Lớp : Kỹ thuật sinh học 01 – K63 Giáo viên hướng dẫn : TS Phạm Ngọc Hưng Hà Nội 06/2021 Đồ án trình thiết bị Mục lục LỜI NÓI ĐẦU PHẦN 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan vật liệu sấy - khoai tây .7 1.1.1 Giới thiệu khoai tây 1.1.2 Thành phần dinh dưỡng .8 1.2 Tổng quan công nghệ sấy 1.2.1 Khái niệm .8 1.2.2 Mục đích .9 1.2.3 Các phương pháp tách ẩm 1.2.4 Phân loại sấy 1.2.5 Nguyên tắc sấy 10 1.2.6 Ưu nhược điểm trình sấy .11 1.2.6.1 Ưu điểm 11 1.2.6.2 Nhược điểm .11 1.3 Tổng quan thiết bị sấy 11 1.3.1 Thiết bị sấy đối lưu 11 1.3.1.1 Buồng sấy 11 1.3.1.2 Tủ sấy 12 1.3.1.3 Hầm sấy 12 1.3.1.4 Máy sấy băng tải .13 1.3.1.5 Tháp sấy 14 1.3.1.6 Máy sấy thùng quay 14 1.3.1.7 Thiết bị sấy tầng sôi 14 1.3.1.8 Hệ thống sấy phun 15 1.3.2 Thiết bị sấy xạ .15 1.3.3 Thiết bị sấy tiếp xúc (sấy rang) 15 1.3.4 Thiết bị sấy dùng điện trường cao tần .16 1.3.5 Thiết bị sấy thăng hoa .16 1.4 Nguyên lí thiết kế hệ thống sấy 16 1.5 Lựa chọn quy trình sấy 16 1.5.1 Chọn thiết bị sấy 16 1.5.2 Chọn tác nhân sấy .17 PHẦN 2: CÔNG NGHỆ SẤY KHOAI TÂY 18 2.1 Quy trình cơng nghệ .18 2.2 Thuyết minh quy trình cơng nghệ .19 SVTH: Trần Như Duy – Kỹ thuật sinh học Đồ án trình thiết bị 2.2.1 Lựa chọn phân loại nguyên liệu 19 2.2.2 Rửa khoai tây .19 2.2.3 Gọt vỏ 20 2.2.4 Cắt lát 21 2.2.5 Ngâm rửa 21 2.2.6 Làm nguyên liệu 22 2.2.7 Sấy .22 2.2.8 Đóng gói 23 PHẦN 3: TÍNH TỐN THIẾT KẾ 24 3.1 Tính tốn q trình sấy lý thuyết 24 3.1.1 Tính khối lượng VLS vào 25 3.1.2 Lượng ẩm cần bốc 1h 25 3.1.3 Xác định thơng số khơng khí bên ngồi (điểm A) 25 3.1.4 Xác định Entanpy TNS trước trình sấy (điểm B) 25 3.1.5 Xây dựng trình sấy lý thuyết (điểm C) 26 3.1.6 Lượng khơng khí lý thuyết 27 3.2 Tính tốn kích thước buồng sấy 27 3.2.1 Kích thước phận vận chuyển 27 3.2.1.1 Khay đựng vật liệu 27 3.2.1.2 Xe goòng 27 3.3 Tính thiết bị 29 3.3.1 Xe chở vật liệu sấy .29 3.3.2 Kích thước buồng sấy .29 3.4 Tính tốn tổn thất 31 3.4.1 Tổn thất vật liệu sấy mang 31 3.4.2 Tổn thất khay sấy mang 31 3.4.3 Tổn thất môi trường xung quanh 32 3.4.3.1 Tổn thất qua tường bao quanh 33 3.4.3.2 Tổn thất nhiệt qua trần 34 3.4.3.3 Tổn thất qua .34 3.5 Xác định thơng số q trình sấy thực tế 35 3.5.1 Xác định lượng chứa ấm d2 35 3.5.2 Xác định lượng khơng khí khơ q trình sấy thực tế .36 3.6 Tính tốn cân nhiệt hiệu suất hệ thống sấy 36 PHẦN 4: TÍNH CÁC THIẾT BỊ PHỤ TRỢ .39 4.1 Tính chọn calorifer .39 SVTH: Trần Như Duy – Kỹ thuật sinh học Đồ án trình thiết bị 4.2 Tính tốn khí động chọn quạt 41 4.2.1 Tính toán trở lực 41 4.2.1.1 Trở lực đường ống từ miệng quạt đến calorifer 41 4.2.1.2 Trở lực đoạn ống thẳng từ calorifer đến buồng sấy 43 4.2.1.3 Trở lực calorifer 44 4.2.1.4 Trở lực đoạn ống kiểu vát vào buồng sấy 44 4.2.1.5 Trở lực buồng sấy 44 4.3 Áp suất động khí 45 4.4 Chọn quạt 46 KẾT LUẬN 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO 48 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Thành phần dinh dưỡng khoai tây Bảng 3.1 Bảng cân nhiệt .37 Bảng 3.2 Bảng thông số tác nhân sấy 38 Bảng 4.1 Thông số thiết kế calorife .41 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Hình ảnh khoai tây Hình 1.2 Sơ đồ nguyên lý hệ thống sấy 10 Hình 2.1 Sơ đồ quy trình cơng nghệ sấy khoai tây .18 Hình 3.1 Đồ thị I-d trình sấy lý thuyết 24 Hình 3.5 Đồ thị I-d trình sấy thực tế .35 SVTH: Trần Như Duy – Kỹ thuật sinh học Đồ án q trình thiết bị LỜI NĨI ĐẦU Với lợi tài nguyên thiên nhiên lớn, Việt Nam quốc gia phát triển nhanh nông nghiệp Trong năm gần nông nghiệp nước ta đặt thành tựu to lớn Ngoài việc đáp ứng nhu cầu tiêu dung nội địa, nước ta bắt đầu xuất nông sản với chế phẩm chúng Do việc ứng dụng cơng nghệ đóng góp vai trị quan trọng Trong đó, cơng nghệ sấy khâu quan trọng sau trình thu hoạch, chế biến bảo quản nông sản Sấy trình cơng nghệ sử dụng q trình sản xuất đời sống thực tế Q trình sấy khơng trình tách nước nước khỏi vật liệu cách đơn mà q trình cơng nghệ Nó địi hỏi sau sấy vật liệu sấy phải đảm bảo chất lượng, tiêu tốn lượng chi phí vận hành thấp Để thực q trình sấy người ta sử dụng số thiết bị như: sấy thùng quay, hầm sấy, sấy sàn rung, tháp sấy, buồng sấy, … thiết bị đốt nóng tác nhân thiết bị làm lạnh để làm khô tác nhân Chúng ta gọi hệ thống thiết bị thực trình sấy cụ thể hệ thống sấy Buồng sấy hệ thống sấy đối lưu thông dụng Sấy nông sản quy trình cơng nghệ phức tạp thực thiết bị sấy khác Ứng dụng loại nơng sản ta cần chọn chế độ sấy thích hợp nhằm đạt suất cao, chất lượng sản phẩm sấy tốt tiết kiệm lượng Nhận thức vấn đề em chọn đề tài “Tính tốn thiết kế hệ thống sấy buồng sấy khoai tây suất 180kg sản phẩm/mẻ” với nội dung bao gồm phần sau: Phần 1: Tổng quan Phần 2: Công nghệ sấy khoai tây Phần 3: Tính tốn thiết kế Phần 4: Tính thiết bị phụ trợ SVTH: Trần Như Duy – Kỹ thuật sinh học Đồ án trình thiết bị Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới TS Phạm Ngọc Hưng giảng viên mơn Q trình – Thiết bị CNSH – CNTP trường ĐH Bách Khoa Hà Nội, người tận tình hướng dẫn, bảo em suốt trình thực Đồ án Em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo trường ĐH Bách Khoa Hà Nội nói chung thầy mơn Q trình – Thiết bị CNSH – CNTP nói riêng truyền đạt kiến thức để em có sở lý thuyết vững vàng tạo điều kiện giúp đỡ em suốt trình học tập Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn gia đình bạn bè tạo điều kiện quan tâm, giúp đỡ động viên em q trình học tập hồn thành Đồ án I Hà Nội, tháng năm 2021 Sinh viên thực Trần Như Duy SVTH: Trần Như Duy – Kỹ thuật sinh học Đồ án trình thiết bị PHẦN 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan vật liệu sấy - khoai tây 1.1.1 Giới thiệu khoai tây Hình 1.1 Hình ảnh khoai tây Khoai tây (Solanum tuberosum) họ Solanaceae (họ cà dược) loại rau củ sử dụng rộng rãi vùng khí hậu ơn đới phương Tây Cây khoai tây có nguồn gốc từ Andes, nơi trồng người Inca Vào thời tiền Columbia, khoai tây trồng khắp nơi châu Mỹ, nơi xem thực phẩm chủ yếu Khó lục lại lịch sử khoai tây, phần lớn từ potato (khoai tây) dùng để khoai lang (Ipomoea batatas) loại củ không liên quan khác Các nhà thám hiểm Tây Ban Nha cho người mang khoai tây từ Peru vào Tây Ban Nha từ kỷ 16 Từ phổ biến rộng khắp châu Âu Nó cư dân châu Âu mang đến Bắc Mỹ vào năm 1600 Tức là, giống cà chua, khoai tây loại thức ăn tái “định cư” vào châu Mỹ Thời kỳ đầu, khoai tây thu hoạch với khối lượng lớn quần đảo Anh Nó trở thành thức ăn Ireland kỷ 18 gọi khoai tây Ireland để phân biệt với khoai lang Ireland phụ thuộc vào khoai tây nhiều vụ thất thu (do bệnh tàn rụi cối) vào năm 184546 dẫn đến bệnh dịch, tử vong di cư lan rộng Khoai tây đóng vai trò quan trọng lịch sử kỷ 20 châu Âu, đặc biệt Đức Nó giúp cho nước Đức sống sót suốt hai chiến Với hàm lượng carbohydrate cao, khoai tây thực phẩm người phương Tây Nó phát triển tốt khí hậu lạnh ẩm Đức, Nga Ba Lan nước sản xuất nhiều khoai tây châu Âu SVTH: Trần Như Duy – Kỹ thuật sinh học Đồ án trình thiết bị Khoai tây nhập vào Việt Nam năm 1890 Từ năm 1980, khoai tây quan tâm có đề tài nghiên cứu cấp Nhà nước mà Viện Khoa học kỹ thuật Nông nghiệp Việt Nam (KHKTNNVN) quan chủ trì Nhờ vậy, suất khoai tây nâng cao, trước thường tấn/ha, cao 18-20 tấn/ha, từ năm 1981 đến nay, suất bình quân đạt gần 12 tấn/ha, cao đạt 35-40 tấn/ha, có thời điểm khoai tây xuất sang Nga (có năm tới 1.000 tấn) Khi lương thực lúa gạo ngơ dồi khoai tây nghiên cứu theo hướng chất lượng hiệu 1.1.2 Thành phần dinh dưỡng Trong 150g củ khoai tây cung cấp khoảng 45% vitamin C cho nhu cầu hàng ngày bạn Chúng có lượng bưởi, nhiều kali chuối cung cấp nhiều sắt loại rau củ khác Khoai tây giàu chất xơ, vitamin B6 khoáng chất đồng, mangan Thành phần dinh dưỡng củ khoai tây thể bảng Bảng 1.1 Thành phần dinh dưỡng khoai tây 1.2 Tổng quan công nghệ sấy 1.2.1 Khái niệm Sấy trình tách phần hay phần lớn lượng ẩm có vật ẩm Q trình sấy phức tạp khơng ổn định, đồng thời xảy nhiều q trình trình truyền nhiệt từ tác nhân sấy cho vật sấy, dẫn nhiệt vật sấy, bay SVTH: Trần Như Duy – Kỹ thuật sinh học Đồ án trình thiết bị ẩm, dẫn ẩm từ bề mặt vật sấy, truyền ẩm từ bề mặt sấy vào mơi trường sấy 1.2.2 Mục đích Với mục đích bảo quản tốt vật liệu để giảm lượng tiêu tốn trình vận chuyển, để đảm bảo thông số kĩ thuật cho q trình gia cơng vật liệu Vậy sấy có mục đích là: - Giảm trọng lượng; - Giảm chi phí chun chở đồng thời làm tăng giá trị cảm quan cho sản phẩm; - Ngăn cản vi sinh vật nấm mốc, nấm men, vi khuẩn phát triển; - Loại bỏ phần nước tự sản phẩm, làm giảm hoạt độ nước, chậm bớt trình sinh học giúp bảo quản thực phẩm lâu 1.2.3 Các phương pháp tách ẩm Tùy theo tính chất độ ẩm, tùy theo yêu cầu mức độ làm khô vật liệu mà người ta tiến hành phương pháp tách ẩm khỏi vật liệu theo cách sau: - Phương pháp học: Dùng máy ép, máy lọc, máy li tâm, … để tách nước Dùng không cần tách triệt tách sơ lượng nước khỏi vật liệu; - Phương pháp hóa lý: Dùng hóa chất có tính hút nước cao để tách ẩm khỏi vật liệu CaCl2 khan, H2SO4 đậm đặc, … Phương pháp đắt phức tạp nên dung chủ yếu để hút ẩm hỗn hợp khí để bảo quản máy thiết bị; - Phương pháp nhiệt: Dùng nhiệt làm bốc nước khỏi vật liệu, sử dụng rộng rãi công nghiệp đời sống 1.2.4 Phân loại sấy Q trình sấy tiến hành bay tự nhiên lượng mặt trời, lượng gió, … gọi trình phơi hay sấy tự nhiên Dùng phương pháp đỡ tốn nhiệt không chủ động điều chỉnh vận tốc trình theo yêu cầu kĩ thuật suất thấp Bởi ngành công SVTH: Trần Như Duy – Kỹ thuật sinh học Đồ án trình thiết bị nghiệp người ta thường tiến hành trình sấy nhân tạo tùy kiểu vật liệu mà ta có cách sấy khác nhau, kĩ thuật sấy chia ra: SVTH: Trần Như Duy – Kỹ thuật sinh học 10 ... Tủ sấy Tủ sấy thiết bị buồng sấy có kích thước nhỏ Cũng hệ thống sấy buồng, hệ thống sấy tủ hệ thống sấy đối lưu phổ biến Nhưng khác với hệ thống sấy buồng, hệ thống sấy tủ làm việc gián đoạn với. .. thích hợp nhằm đạt suất cao, chất lượng sản phẩm sấy tốt tiết kiệm lượng Nhận thức vấn đề em chọn đề tài “Tính tốn thiết kế hệ thống sấy buồng sấy khoai tây suất 180kg sản phẩm/ mẻ? ?? với nội dung bao... thực trình sấy cụ thể hệ thống sấy Buồng sấy hệ thống sấy đối lưu thông dụng Sấy nơng sản quy trình cơng nghệ phức tạp thực thiết bị sấy khác Ứng dụng loại nông sản ta cần chọn chế độ sấy thích