ĐỒ án kĩ THUẬT THỰC PHẨM đề tài THIẾT kế hệ THỐNG sấy BĂNG tải KHOAI mì lát NĂNG SUẤT 585KGH

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM  ĐỒ ÁN KĨ THUẬT THỰC PHẨM ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY BĂNG TẢI KHOAI MÌ LÁT NĂNG SUẤT 585KG/H TP HỒ CHÍ MINH, NGÀY 10 THÁNG 01 NĂM 2022 BỘ CƠNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM  ĐỒ ÁN KĨ THUẬT THỰC PHẨM ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY BĂNG TẢI KHOAI MÌ LÁT NĂNG SUẤT 585KG/H Nhóm 24 GVHD: TRẦN CHÍ HẢI Sinh viên thực hiện: Trần Lê Thanh Ngân – 2005190365 Nguyễn Thị Kim Cương – 2005190100 TP HỒ CHÍ MINH, NGÀY 10 THÁNG 01 NĂM 2022 LỜI CAM ĐOAN Chúng em xin cam đoan đề tài: “Thiết kế hệ thống sấy băng tải khoai mì lát suất 585 kg/h” nhóm 24 nghiên cứu thực Chúng em kiểm tra liệu theo quy định hành Kết làm đề tài “Thiết kế hệ thống sấy băng tải khoai mì lát suất 585 kg/h” trung thực không chép từ tập nhóm khác Các tài liệu sử dụng tiểu luận có nguồn gốc, xuất xứ rõ ràng SINH VIÊN THỰC HIỆN Nguyễn Thị Kim Cương Trần Lê Thanh Ngân LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành đồ án này, trước hết chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến quý thầy, cô giáo Khoa Công nghệ Thực Phẩm trường Đại học Cơng Nghiệp Thực Phẩm TP Hồ Chí Minh truyền đạt kiến thức kinh nghiệm quý báu cho chúng em suốt trình học tập rèn luyện trường Trong trình thực đề tài chúng em gặp khơng khó khăn Nhưng với động viên hướng dẫn giúp đỡ q thầy, cơ, bạn bè chúng em hồn thành tốt đồ án có kinh nghiệm, kiến thức hữu ích cho thân Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy Trần Chí Hải, người trực tiếp hướng dẫn tận tình giúp chúng em suốt trình thực đồ án Dù cố gắng không tránh khỏi sai sót Rất mong thơng cảm đóng góp ý kiến q thầy, bạn để đồ án hoàn thiện Cuối xin kính chúc thầy, bạn sức khỏe, ln thành công công việc sức khỏe DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Khoai mì (sắn) Hình 3.1 Dao tách vỏ thịt củ khoai mì Hình 3.2 Thiết bị rửa củ khoai mì Hình 3.3 Thiết bị bóc vỏ lụa tách đất cát thô Hình 3.4 Thiết bị cắt lát DANH MỤC BẢNG Bảng Bảng giá trị dinh dưỡng khoai mì Bảng Các thông số ban đầu Bảng Bảng tổng hợp Bảng Bảng cân lượng LỜI MỞ ĐẦU Trong năm gần nông nghiệp nước ta đạt nhiều thành tựu to lớn Ngoài việc đáp ứng nhu cầu nội địa nước ta bắt đầu xuất nông sản với chế phẩm Do việc ứng dụng cơng nghệ đóng vai trị quan trọng Trong đó, cơng nghệ sấy khâu quan trọng công nghệ sau thu hoạch, chế biến bảo quản nơng sản Sấy q trình làm giảm độ ẩm hạt đến mức an toàn để tồn trữ Sấy hoạt động sau thu hoạch quan trọng chuỗi hoạt động sau thu hoạch Nếu hoạt động sấy bị chậm trễ sấy khơng hồn tồn, chưa đạt đến thủy phần an toàn cho bảo quản, lúa bị giảm chất lượng dẫn đến mát sau thu hoạch Đối với nước ta nước nhiệt đới nóng ẩm, việc nghiên cứu cơng nghệ sấy để chế biến thực phẩm khô làm khơ nơng sản có ý nghĩa đặc biệt Kết hợp phơi sấy nhằm tiết kiệm lượng, nghiên cứu công nghệ sấy thiết bị sấy phù hợp cho loại thực phẩm, nông sản phù hợp với điều kiện khí hậu thực tiễn nước ta Từ tạo hàng hóa phong phú có chất lượng cao phục vụ cho xuất tiêu dùng nước Ở khoai mì lương thực có tầm quan trọng lớn nên việc sấy để tạo sản phẩm vừa đạt giá trị dinh dưỡng, giá trị vệ sinh giá trị cảm quan có ý nghĩa lớn Với địi hỏi chất lượng thị trường ngày cao việc sấy khoai mì sau thu hoạch ngày trở nên quan trọng Xuất phát từ yêu cầu thực tế làm quen với việc tính tốn, phác thảo thiết kế hệ thống sấy để chế biến thực phẩm, chúng em phân công đồ án với nhiệm vụ: “Thiết kế hệ thống thiết bị sấy băng tải khoai mì lát suất 585kg/h” CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU 1.1 Khoai mì Hình 1.1 Khoai mì (sắn) Khoai mì (miền Bắc gọi sắn) có tên khoa học Manihot esculenta, thuộc họ Thầu dầu: Euphorbiaceae Là lương thực chủ đạo nước ta Khoai mì có thân nhỏ, cao khoảng 1,5 đến m, toàn có nhựa trắng thân có u nần cuống để lại Lá khoai mì thuộc dạng đơn, mọc so le với cuống dài, phiến xẻ thành – thùy, hình chân vịt Hoa khoai mì mọc thành cụm ngọn, hình trứng, có cánh Rễ khoai mì thuộc dạng rễ củ, phình to dài đến 60 cm với lớp vỏ dày, lớp vỏ tróc màu vàng nâu, lớp vỏ màu hồng tím, chứa nhiều tinh bột bên có sợi trục tim nến lõõ̃i Ở nước ta, loại khoai mì trồng rộng khắp để lấy củ làm thức ăn cho người, gia súc sản xuất sản phẩm nông nghiệp (như tinh bột) 1.2 Cấu tạo Hình gậy đầu vuốt nhỏ lại (cuống đuôi) tùy theo giống điều kiện canh tác, độ màu mỡ đất mà chiều dài củ dao động khoảng 300-400mm, đường kính củ 40-60mm Gồm phần chính: vỏ gỗ, vỏ cùi, thịt khoai mì lõõ̃i Vỏ gỗ: la phần bao ngồi, mỏng, 0,5 – 3% khối lượng toàn củ, thành phần chủ yếu xenluloza, khơng có tinh bột, giữ vai trị bảo vệ củ khỏi tác động từ bên ngồi Vỏ cùi: chiếm – 15% khối lượng toàn củ, thành phần chủ yếu tinh bột, xenluloza, hemixenluloza Nhựa khoai mì gồm polyphenoltanin, độc tố Thịt khoai mì: thành phần chủ yếu củ chiếm 77 – 94% khối lượng toàn củ, thành phần chủ yếu tinh bột, xenluloza, protein số chất khác Lõõ̃i: chiếm 0,3 – 0,4% khối lượng toàn củ trung tâm, dọc suốt từ cuống đến chuôi củ 1.3 Phân loại Phân loại khoai mì theo hàm lượng độc tố khoai mì: Khoai mì đắng: có hàm lượng HCN lớn 50mg/kg, củ thườg có cánh mũi mác, thấp nhỏ Khoai mì (M Dulcis): có hàm lượng HCN 50mg/kg, củ thường có mũi mác, cao thân to Khoai mì tươi: chứa lượng độc tổ dạng glucoxit có cơng thức hóa học C10H17O6N gọi manihotoxin, tác động dịch vị chứa acid clohydric men tiêu hóa, chất bị phân hủy giải phóng acid cyanhydric chất độc người: C10H17O6N + H2O = C6H12O(CH3)2O + HCN Hàm lượng độc tố khoai mì khoảng 0,001-0,04% chủ yếu tập trung chủ yếu vỏ cùi Khi sử dụng khoai mì bóc vỏ loại phần lớn độc tố Liều gây độc cho người lớn 20mg HCN Liều gây chết người 1mg HCN/kg thể trọng Khoai mì sơ chế thành dạng sẵn lát khô, sợi khô bột khoai mì chất độc củ khoai mì loại nhiều 1.4 Giá trị dinh dưỡng Bảng Bảng giá trị dinh dưỡng khoai mì Thành phần Tỷ lệ chất khơ (%) Hàm lượng tinh bột (%) Đường tổng số (% FW) Đạm tổng số (%FW) Chất xơ (%FW) Chất béo (%FW) Chất khoáng (%FW) Vitamin A (mg/100gFW) Vitamin C (mg/100gFW) Năng lượng (KJ/100g) Yếu tố hạn chế dinh dưỡng Tỷ lệ trích tinh bột (%) Kích thước hạt bột (micron) Amylose (%) Độ dính tối đa (BU) Nhiệt độ hồ hóa (OC) - Khoai mi giàu chất bột, lượng, khoáng, vitamin C, hạt bột khoai mi nhỏ mịn, độ dính cao nghèo chất béo nghèo đạm, hàm lượng acid amin không cân đối, thừa arginin thiếu acid amin chứa lưu huỳnh Tùy theo giống khoai mi, vụ trồng, số tháng thu hoạch sau trồng kỹ thuật phân tích mà tổng số vật chất khơ hàm lượng đạm, béo, khống, xơ, đường, bột có thay đổi - Khoai mi lát khơ thường có hai loại: có vỏ khơng vỏ Khoai mi lát khơ có vỏ bao gồm: vỏ thịt, thịt, lõõ̃i phần vỏ gỗ Khoai mi lát khô không vỏ bao gồm thịt lõõ̃i Số liệu phân chất khoai mi lát khô không vỏ Việt Nam bình qn: đạt vật chất khơ: 90,01%, đạm thơ: 2,48%, béo thơ:1,40%, xơ thơ: 3,72%, khống tổng số 2,04%, dẫn xuất không đạm 78,59%, Ca 0,15%, P 0,25% Khoai mi lát khơ có vỏ vật chất khơ: 90,57%, đạm thô: 4,56%, béo thô: 1,43%, xơ thô: 3,52%, khống tổng số: 2,22%, dẫn xuất khơng đạm: 78,66%, Ca: 0,27%, P: 0,50% m m m m m 6.3 Q uạ t - Q u ạt b ộ p h ậ n v ậ n c h u y ể n k h n g khí tạo áp suất cho dịng khí qua thiết bị: calorife, hầm sấy, đường ống, xyclon Năng lượng quạt tạo cung cấp cho dịng khí áp suất động học để di chuyển phần để khắc phục trở lực đường ống vận chuyển - Năng suất quạt đặt trưng thể tích khí vào hay thiết bị sấy - Quạt đặt đầu hệ thống quạt đẩy có nhiệm vụ cung cấp khơng cho calorifer - Quạt đặt cuối hệ thống quạt hút có nhiệm vụ hút tác nhân sấy qua thùng sấy để cấp nhiệt cho vật liệu sấy qua cylon để thu hồi sản phẩm T í n h t r l ự c c ủ a t o n b ộ q u t r ì n h 6.3.1 Trở lực calorife rΔP 407,27 N/m 6.3.2 Trở lực cylon hầm sấy d 6.3.4 Trở lực cục qua đường ống - Chọn vận tốc không khí hầm ω = 1,85 m/s ρ =ρ1 1,0232k g/m 489,43 N/m λ: hệ số ma sát ta chọn 0,04 6.3.3 Trở lực l: chiều dài mà PC = TNS chuyển động l = lb = 42 Trở lực đột mở vào calo rifer : Vận tốc không khí 27oC ρ = 1,177 kg/m3 ν = 15,718.10-6 m2/s Chọn ống dẫn có đường kính 600 mm Lưu lượng khơng khí V = Vận tốc khơng khí: ℜ= ω d 12,80.0,6 ν = 15,718 10−6 =488611,78> 3,5.10 nên ξ tính sau π.d π 0,62 F0 F1 Tra bảng II.16- 387[1] ta ξ = 0,387 Trở lực cục ∆ Pm1 =ξ ρ ω 2 =0,387 1,177.12,80 =37,31 N /m2 22 Trở lực đột thu từ calorifer vào ống Chọn ống dẫn từ calorifer vào ống có đường kính 600 mm Hệ số nhớt động học khơng khí 72oC:ρ=1,0232kg / m3, ν = 20,234.10-6 m2/s Lưu lượng khơng khí V = Vận tốc khơng khí: Chuẩn số Reynol: ℜ= ω d = 21,29.0,6 = > ν 20,234 10−6 631313,63 3,5 10 (387, [9]) nên ξ tính sau: π.d π 0,62 F0 F1 Tra bảng (387, [9]) ta ξ = 0,387 Trở lực cục ∆ Pt 1=ξ ρ ω2 =0,387 0232.21,292 =89,74 N /m2 (CT II.56-377, [9]) 22 Đột mở từ ống vào hầm sấy π.d π 0,62 F0 F2 ξ=0,9025 ∆ Pm2 =ξ ρ ω 2 =0,9025 1.0232.21,29 =209,28 N /m2 22 Đột thu từ hầm sấy vào ống dẫn cylon Chọn ống dẫn từ hầm sấy vào ống dẫn cylon có đường kính 500 mm Ở nhiệt độ 350c ρ=1,1465kg/ m3, ν=¿16,48.10-6 m2/s Lưu lượng khơng khí V = Vận tốc khơng khí: π.d π 0,52 F F1 ξ=0,9216 ∆ Pt 2=ξ ρ.ω 22 2 =0,9216 1.1465 27,35 =395,19 N / m2 Trở lực uốn cong từ calorifer tới hầm Chọn bán kính uốn cong R = 0,4 m Chọn bán kính đoạn uốn cong R = 0,4 m R d= 0,4 0,2 =2 →B=0,15; vàchọnα=90 ° → A=1; a/b=1→ ξ= A B C=0,15 ∆ Pc 1=ξ ρ.ω 2 =0,15 177.12,80 =14,46 N /m2 22 Trở lực uốn cong (2 đoạn) 90 o vào quạt hút Chọn bán kính uốn cong R = 0,4 m Chọn bán kính đoạn uốn cong R = 0,4 m R d= 0,4 0,2 =2 →B=0,15; vàchọnα=90 ° → A=1; a/b=1→ ξ= A B C=0,15 ∆ Pc 2=2 ξ ρ ω2 =2.0,15 1,1465.18 , 992 =62.01 N /m2 22 Tổng trở lực cục bộ: ΣΔPcb = Δ Pm1+Δ Pm2 + ΔPt 1+Δ Pt 2+Δ Pc1+Δ Pc2 = 37,31 + 89,74 + 209,28 +395,19 + 14,46 + 62,01 = 807,9 N/ m2 Trở lực ma sát đường ống l ∆ Pms =λ d ρ ω 2 , N/m λ : hệ số ma sá t, ta chọn λ=0,03 Đường ống Từ quạt vào calorifer Từ calorifer vào hầm Từ hầm cylon Từ cylon quạt Tổng Δ Pđ = ω2 ρ= 18 ,992 1,177=212,22 N/m2 22  Tổng trở lực quạt Δ P=Δ Pca+ Δ Pc+ Δ Ph + Δ Pô+ Δ Pđ ¿ 407,27+489,43+0,66+(807,9+ 91,89)+ 212,22 = 2008,71N/m2 Chọn quạt làm việc, quạt phải khắc phục trở lực 2008,71 N Δ P=H= =1004,35 2m 6.3.6 Tính cơng suất quạt chọn quạt  Quạt đẩy hỗn hợp khí vào calorife - Lưu lượng đẩy vào =102,42mm H2 O 3 Q đ =L' V 27 ℃=22167,93 1,177 =18834,27 m /h=5,23 m /s - Áp suất làm việc toàn phần: H=H p = 1209,46 N/m3 t 0=27 ℃ B: áp suất nơi đặt quạt, B=644 mmHg ρ =1,181kg /m : khối lượng riêng khí điều kiện chuẩn ρk =1,177 kg /m3: khối lượng riêng khí điều kiện làm việc (270C) - Cơng suất trục động điện: Q HP g ρ N= 1000 ηq ηtr ¿ 13,07 kW (CT II 239b−463[8]) ηq =¿ 0,6 hiệu suất quạt ηtr =0,95: truyền động qua bánh đai - Công suất thiết lập động điện: N ĐC=N k3 (CT II 240−464 [8 ]) Với k hệ số dự trữ N=13,07 kW nên chọn k 3=1,2 (Quạt ly tâm) N   ĐC=N k3=13,07.1,2=5,684 kW Quạt hút khí thải vào xyclon - Lưu lượng hút: Qh=L' V 35℃=22167,93 - Áp suất làm việc toàn phần: H=H p t 0=35 ℃ B: áp suất nơi đặt quạt, B=644 mmHg ρ=1,181kg /m3: khối lượng riêng khí điều kiện chuẩn ρk =1,1465 kg/m3: khối lượng riêng khí điều kiện làm việc (350C) - Công suất trục động điện: N= Q HP g ρ 1000 ηq =0,65: hiệu suất quạt ηtr =0,95 lắptrực tiếp vớitrục động - Công suất thiết lập động điện: N ĐC=N k3 Với k hệ số dự trữ N=10,31 kW nên chọn k 3=1,2 (quạt ly tâm) -> N ĐC=N k3=10,31.1,2=12,372 kW  Chọn quạt: Với suất áp suất quạt, tra đồ thị đặc tuyến quạt ly tâm, ta chọn quạt có kí hiệu II 4-70 N°7 (“Thiết kế hệ thống thiết bị sấy”- Hoàng Văn Chước) hiệu suất 6.4 Gầu tải Gầu tải nhập liệu - Ta chọn cấu nhập liệu gầu tải có cấu tạo đơn giản, kích thước nhỏ gọn, có khả vận chuyển vật liệu lên độ cao lớn, suất cao - Do vật liệu sấy khoai mì, ẩm, ta chọn gầu tải băng vận tốc thấp, gầu cố định (bảng 5.14- 205[7]) - Chọn chi tiết gầu tải o Bộ phận kéo o Băng làm vải cao su Chọn chiều rộng băng 250mm, (bảng 5.9/ trang 199[7], chọn số lớp vải z = (do vật liệu dạng hạt) Gầu Chọn loại gầu nơng, đáy trịn có kích thước sau: A = 95 mm B = 200 mm h = 130 mm, chiều cao gầu R = 40 mm i = 0,75 l: dung tích gầu Các gầu đáy tròn lắp phận kéo cách khoảng a= (2,5÷3)h = 3.h = 3.130 = 390 mm (CT5.21/ trang 201[7]) Tang dẫn động: Tang dẫn động băng chế tạo hàn Đường kính tang xác định: D = (125÷250)z = 125 = 500 mm (CT5.22/ trang 201[7]) Chọn đường kính tang theo tiêu chuẩn D = 500 mm Theo (bảng 5.11-201[7]), chọn chiều Xác định công suất suất gầu tải: Năng suất gầu tải: Q=3,6 Trong đó: i: thể tích gầu m3, i = 0,75,10-3 m3 a: bước gầu φ = 0,6: hệ số chứa ρ = 1360 kg/m3: khối lượng riêng vật liệu v = m/s vận tốc kéo băng, (bảng 5.12) Q=3,6 0,75.10−3 0,8 1360.1=5,65tấn /h=565 kg/h 0,39 Ta nhận thấy Q gần suất nhập liệu G = 585 kg/h ⟹ ta chọn gầu tải hợp lí Cơng suất gầu tải: Công suất cần thiết động truyền chuyển động cho gầu tải dùng băng: N đ c= 367 QH η =367.0,7 5,65.5 =0,11 kW (CT 5.26−204 [7]) Với: Q: suất gầu tải, tấn/h H = 5m: chiều cao nâng vật liệu gầu tải η= 0,7: hiệu suất gầu tải Tra (bảng 5.13-205[7]) KẾT LUẬN Hệ thống sấy băng tải dùng để sấy khoai mì, suất 585kg/h hoạt động liên tục kết hợp với tác nhân sấy chiều vật liệu sấy Để thơng số tính tốn trở nên chuẩn xác phù hợp phụ thuộc nhiều vào số liệu thực nghiệm Tuy nhiên, điều kiện không cho phép nên phạm vi đồ án thực thí nghiệm thực tế Các số liệu tính tốn dựa vào nhiều nguồn tài liệu khác dẫn đến việc không đồng tính tốn sai số kết sau Mặc dù ngày nay, hệ thống sấy hầm sử dụng phổ biến công nghiệp thực phẩm đại phận sinh viên chưa có hội tiếp xúc thực tế nên đa phần tính tốn cịn nghiêng lý thuyết, đơi chỗ khơng hợp lí chưa khoa học Vì ý kiến đóng góp thầy nguồn tư liệu q giá giúp đồ án mơn học nhóm chúng em trở nên hoàn thiện Chúng em mong nhận đóng góp thầy Em xin chân thành cảm ơn! TÀI LIỆU THAM KHẢO [1].PGS.TSKH Trần Văn Phú, “Tính tốn thiết kế hệ thống sấy”, Nhà xuất Giáo dục, 2002 [2] PGS.TSKH Trần Văn Phú, “Kỹ thuật sấy”, Nhà xuất Giáo dục, 2008 [3] Nguyễn Bin cộng sự, “Sổ tay trình thiết bị cơng nghệ hóa chất tập 2”, NXB KHKT Hà Nội [4] PGS.TS Hoàng Văn Chước, “Thiết kế hệ thống thiết bị sấy”, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, 2006 [5] Nguyễn Văn Lụa, “ Kĩ thuật sấy vật liệu tập 7”, Nhà xuất Đại học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh [6] Vũ Bá Minh, Hồng Minh Nam,“Cơ học vật liệu rời tập 2”, NXB KHKT [7] Nguyễn Trọng Hiệp, Nguyễn Văn Lẫm, “Thiết kế chi tiết máy”, NXB GD [8] Nguyễn Bin cộng sự, “Sổ tay q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất tập 1”, NXB KHKT Hà Nội [9].TS Bùi Hải, “Thiết bị trao đổi nhiệt”, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, 2001 [10] Nguyễn Văn Lụa, “ Khuấy- Lắng- Lọc ”, Nhà xuất Đại học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh [11].Nguyễn Văn May, “Giáo trình kỹ thuật sấy nơng sản thực phẩm”, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, 2004 [12] Nguyễn Bin, “Các q trình, thiết bị cơng nghệ hóa chất thực phẩm tập 4”, NXB KHKT ... NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM  ĐỒ ÁN KĨ THUẬT THỰC PHẨM ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY BĂNG TẢI KHOAI MÌ LÁT NĂNG SUẤT 585KG/H Nhóm 24 GVHD: TRẦN CHÍ HẢI Sinh viên thực hiện:... công đồ án với nhiệm vụ: ? ?Thiết kế hệ thống thiết bị sấy băng tải khoai mì lát suất 585kg/h” CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU 1.1 Khoai mì Hình 1.1 Khoai mì (sắn) Khoai mì (miền Bắc gọi sắn) có... Kết làm đề tài ? ?Thiết kế hệ thống sấy băng tải khoai mì lát suất 585 kg/h” trung thực không chép từ tập nhóm khác Các tài liệu sử dụng tiểu luận có nguồn gốc, xuất xứ rõ ràng SINH VIÊN THỰC HIỆN