(Đồ án hcmute) tính toán thiết kế hệ thống sấy lạnh rau quả với năng suất 2 tấn mẻ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC VÀ THỰC PHẨM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY LẠNH RAU QUẢ VỚI NĂNG SUẤT TẤN/MẺ GVHD: TS NGUYỄN TẤN DŨNG SVTH: PHIMMAVONG KHIANY MSSV: 11116L01 SKL 0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 07/2016 an ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC & THỰC PHẨM BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY LẠNH RAU QUẢ VỚI NĂNG SUẤT TẤN/MẺ GVHD: TS NGUYỄN TẤN DŨNG SVTH: PHIMMAVONG KHIANY MSSV: 11116L01 Tp Hồ Chí Minh, 07/2016 an an an an an an i an ii an TÓM TẮT Sấy lạnh trình tách ẩm khỏi vật liệu sấy thực cách giảm độ ẩm tương đối khơng khí để tạo chênh lệch áp suất nước khơng khí nước vật liệu sấy.Ưu điểm công nghệ sấy lạnh sản phẩm sau sấy giữ màu sắc, mùi vị, thành phần dinh dưỡng thất khơng đáng kể Vì đề tài trình bày sở lý thuyết phương pháp tính tốn thiết kế hệ thống sấy lạnh rau với suất tấn/mẻ phù hợp với khí hậu Việt Nam, xây dựng mơ hình hệ thống sấy lạnh lý thuyết Việc thực đề tài nghiên cứu phần đóng góp cho cơng trình nghiên cứu tiếp theo, mặc khác triển khai kỹ thuật công nghệ sấy lạnh vào ngành công nghiệp thực phẩm nước ta, thay thiết bị nhập từ nước giá đắt iii an Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Nguyễn Tấn Dũng Hình 3.9 Mạch điều khiển HTS lạnh  Nguyên lý hoạt động Kết nối điện vào HTS, đóng CB: đèn báo nguồn sáng động quạt phịng sấy hoạt động Bật cơng tắc ON1, ON1 điều khiển tiếp điểm T đóng lại, máy nén hoạt động cấp nguồn cho dàn lạnh dàn ngưng tụ hoạt động Lúc đèn báo máy nén, dàn lạnh dàn ngưng tụ sáng, đồng thời relay nhiệt độ đo nhiệt độ thiết bị sấy, dàn ngưng dàn lạnh bắt đầu đo nhiệt độ, nhiệt độ dàn lạnh giảm dần, nhiệt độ dàn ngưng tăng dần làm nhiệt độ phòng sấy tăng dần Do ta cài đặt nhiệt độ buồng sấy 400C, nên nhiệt độ buồng sấy lên đến 400C relay nhiệt độ TH4 điều khiển tiếp điểm T1 mở ra, lúc máy nén hở mạch nên ngừng hoạt động, đèn báo máy nén hoạt động tắc Đồng thời tiếp điểm T2 đóng lại, relay thời gian bắt đầu đếm thời gian sau thời gian phút cài đặt trước relay thời gian ngừng hoạt động, tiếp điểm T2 mở đồng thời tiếp điểm T1 đóng lại, máy nén hoạt động trở lại, nhiệt độ phòng sấy lại tăng lên Muốn sấy nhiệt độ cao bật cơng tắc ON2 nhiệt điện trở bắt đầu nóng lên, đèn báo nhiệt điện trở sáng, nhiệt độ dàn ngưng buồng sấy tăng lên Muốn hệ thống dừng hoạt động bật công tắc OFF1, động máy nén, dàn lạnh dàn ngưng ngắt, tắc CB hệ thống ngừng hẳn 3.14.4 Phương pháp lắp mạch tự động điều khiển Sau thiết kế sơ đồ mạch điều khiển, vấn đề đặt từ sơ đồ mạch điều khiển lắp mạch tương ứng sữa chữa mà không cần khảo sát sâu vào sơ đồ lắp dây Ở đây, HTS lắp mạch điện sử dụng phương pháp đánh số mạch điện Đây phương pháp sử dụng phổ biến để lắp dây, để đánh dấu tủ điện giúp ta dễ dàng sữa chữa, phương pháp tiến hành theo bước sau: - Đánh số: chưa qua thiết bị đường dây mang số, không đánh số sơ đồ - Dùng trạm nối dây domino có đánh số tương ứng với sơ đồ 145 an Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Nguyễn Tấn Dũng - Bố trí thiết bị điện tủ - Việc lắp dây trở nên đơn giản nối số tương ứng sơ đồ vào số trạm nối dây Phương pháp giúp ta lập sơ đồ lắp mạch đơn giản, xác Ngồi ra, hiểu rõ phương pháp giúp kiểm tra thiết bị phương pháp đo trạm nối dây Bảng 3.4: Chú thích số ký hiệu sử dụng vẽ mạch điện tự động điều khiển Ý nghĩa Ký hiệu Động máy nén Động quạt Biến áp Nhiệt điện trở CB 146 an Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Nguyễn Tấn Dũng Đèn báo Relay nhiệt độ Nút ấn thường mở CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 4.1 Kết nghiên cứu tính tốn: 4.1.1 Kết tính tốn hệ thống sấy lạnh Từ q trình tính tốn thiết kế chương ta tổng kết kết tính tốn để chế tạo HTS lạnh bảng sau đây: Bảng 4.1 Kết tính tốn buồng sấy: Các thơng số tính tốn thiết kế Buồng sấy Kết Chiều dài bên 3,5 (m) Chiều rộng bên 2,5 (m) Chiều cao bên 1,4 (m) Thể tích buồng sấy 12,27 (m) Chiều dài phủ bì 3,54 (m) Chiều rộng phủ bì 2,54 (m) Chiều cao phủ bì 1,44 (m) Bảng 4.2 Kết tính tốn chọn máy nén: 147 an Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Nguyễn Tấn Dũng Các thơng số tính tốn thiết kế Máy nén Kết Năng suất lạnh Q0 = 212 (kW) Năng suất hút  mn  0, 79 Công suất nén đoạn nhiệt Ns = 40 (kW) Công nén thị Ni = 45,5 (kW) Công suất ma sát Pms = 0,5 (bar) Cơng nén hữu ích Ne = 48,5 (kW) Cơng suất tiếp điện động Nel = 58,6 (kW) Công suất động Nđc = 68 (kW) Bảng 4.3 Kích thước xe goong: Các thơng số tính tốn thiết kế Xe goong Kết Chiều dài xe goong 1,21 (m) Chiều rộng xe goong 1,13 (m) Chiều cao xe goong 1,3(m) Chiều cao bánh xe 0,15 (m) Bảng 4.4 Kết tính tốn thiết kế thiết bị trao đổi nhiệt: Thiết bị trao đổi Các thơng số tính tốn thiết kế Kết nhiệt Nhiệt tải thiết bị ngưng tụ Qk = 121 (kW) Thiết bị Tổng chiều dài ống L = 305 (m) ngưng tụ Tổng số ống n = 101 (ống) 148 an Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Nguyễn Tấn Dũng Số hàng ống z = 10 (hàng) Số ống bố trí mặt diện nz = 10 (ống) Nhiệt tải thiết bị bay Q0 = 212 (kW) Thiết bị Số cụm ống làm việc song song z= bay Tổng chiều dài ống cụm 57,6 (m) ống Số hàng ống cụm ống m = 21 Chiều dài ống l = 2,7(m) Thiết bị Tổng chiều dài ống 53,86 (m) hồi nhiệt Số vòng xoắn 34 (vòng) Chiều dài cuộn xoắn 0,91 (m) Đường kính thân bình hồi D2 = 0,36 (m) nhiệt Bảng 4.5 Kết tính tốn chọn đường ống: Các thơng số tính tốn thiết kế Đường ống Kết Đường kính đường ống hút dtr.h = 0,065(m) Đường kính đường ống đẩy dtr.đ = 0,062 (m) Đường kính ống dẫn TNS dTNS = 0,63(m) 149 an Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Nguyễn Tấn Dũng 4.1.2 Mô hình hệ thống sấy lạnh: Khơng khí thải KHƠNG KHÍ TH?I t TNS 15 ON 12 10 t TBNT t TBBH Eliwell Eliwell Eliwell MN TBNT TBBH ON OFF ON 14 ON OFF OFF OFF 19 17 18 KHƠNG KHÍ Khơng khí NGỒI TR? I trời 16 11 13 Hình 4.1 Mơ hình hệ thống sấy lạnh 4.2 Thảo luận: 150 an Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Nguyễn Tấn Dũng Hiện công nghệ sấy lạnh nước ta chưa áp dụng rộng rãi, thiết bị sấy lạnh thường nghiên cứu thiết kế quy mơ nhỏ, quy mơ phịng thí nghiệm Vì việc nghiên cứu thiết kế hệ thống sấy sấy lạnh rau với suất tấn/mẻ góp phần phát triển ứng dụng công nghệ sấy lạnh phổ biến nước ta Hệ thống sấy lạnh tương đối dễ vận hành, tồn quy trình hoạt động cài đặt theo hệ thống tự động Về giá thành so với HTS nhập ngoại, HTS lạnh nghiên cứu thiết kế nước, phù hợp với khí hậu Việt Nam đáp ứng tiêu chuẩn kỹ thuật công nghệ cao giá thành thấp đáng kể so với thiết bị nhập từ nước ngồi Điều giúp tiết kiệm chi phí khơng phụ thuộc vào chun gia nước ngồi Với tính ưu việt mà phương pháp sấy lạnh đem lại, cần phải có nghiên cứu chuyên sâu lĩnh vực để hệ thống sấy lạnh ngày hoàn thiện ứng ứng đạt hiệu cao 4.3 Xây dựng quy trình cơng nghệ sấy lạnh mít 4.3.1 Quy trình cơng nghệ Mít Cắt múi, bỏ hạt Dịch chần: Chần CaCl2 0,5% Vỏ, hạt T=810C t=60s Xếp khay t = 14h Sấy T = 400C Làm nguội 151 Bao gói an Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Nguyễn Tấn Dũng Hình 4.2 Quy trình cơng nghệ sấy lạnh mít 4.3.2 Thuyết minh quy trình cơng nghệ 4.3.2.1 Lựa chọn nguyên liệu Mục đích: lựa chọn nguyên liệu phù hợp với trình sấy Tiến hành: chọn loại mít có múi dày đều, khơng bị mềm nhũn, khơng bị dập hay hư hỏng 4.3.2.2 Cắt bỏ múi, hạt Mục đích: Loại bỏ phần khơng cần thiết nguyên liệu Tiến hành: dùng dao cắt lấy múi mít loại bỏ phần cùi trắng Khi cắt phải nhẹ tay để tránh gây dập múi mít làm sẫm màu sản phẩm sấy Múi mít sau bỏ hạt cắt múi mít làm đơi theo chiều dọc 4.3.2.3 Chần Mục đích: chần tác dụng nhiệt làm tính chất hóa lý ngun liệu biến đổi theo chiều hướng có lợi cho ẩm nguyên liệu sấy, làm cho vi sinh vật bị tiêu diệt hệ thống enzyme bị vô hoạt Vì vậy, chần mít trước sấy nhằm bảo vệ múi mít khỏi bị biến màu rút ngắn thời gian sấy Môi trường bên tế bào múi mít hệ keo phức tạp, đặc trưng cân pha rắn môi trường phân tán Khi tác dụng nhiệt độ, trạng thái keo bị thay đổi, làm cho mô tế bào bị mềm ra, tế bào trương lên, khơng khí khỏi gian bào, chất nguyên sinh bị đông tụ nên tách khỏi màng tế bào làm cho độ thấm hút màng tế bào tăng lên Do đó, nước mơi trường bên ngồi sấy dễ dàng Tiến hành: dung dịch chần gia nhiệt đến nhiệt độ 810C cho múi mít vào chần, suốt thời gian chần phải tiến hành đảo trộn mít liên tục Mít sau chần vớt để 152 an Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Nguyễn Tấn Dũng 4.3.2.4 Sấy Mục đích: - Giảm hàm lượng ẩm có nguyên liệu - Tạo sản phẩm sấy có cấu trúc độ ẩm theo yêu cầu - Tăng thời gian bảo quản sản phẩm - Giảm chi phí vận chuyển Tiến hành: Mít sau để xếp lên khay sấy đặt xe goong đẩy vào buồng sấy lạnh Đóng kín cửa buồng sấy cung cấp nguồn điện cho thiết bị Sau cài đặt thơng số cho q trình sấy: nhiệt độ sấy 400C, thời gian sấy 14h 4.3.2.5 Làm nguội Sản phẩm sau sấy lấy khỏi khay thổi nguội quạt, nhằm mục đích hạ nhiệt độ, ổn định độ dòn chuẩn bị cho q trình bao gói 4.3.2.6 Bao gói Sản phẩm sau sấy lấy bảo quản bao PE điều kiện hút chân khơng Q trình bao gói chân khơng phải thực nhằm tránh tượng oxy hóa làm giảm giá trị cảm quan sản phẩm Việc bao gói thực tự động thiết bị bao gói Bao bì in ấn sẵn, lắp vào hệ thống đóng gói ghép mí Sau khỏi thiết bị thu gói sản phẩm riêng biệt 4.3.2.7 Sản phẩm Sản phẩm mít sấy lạnh có màu vàng tươi, giữ vị mùi thơm tự nhiên mít Ưu điểm sản phẩm sấy nhiệt độ thấp nên giữ thành phần dinh dưỡng sản phẩm, đảm bảo sức khỏe người tiêu dùng Q trình sấy khơng trải qua nhiều cơng đoạn, khơng địi hỏi nhiều nhân cơng vốn đầu tư có khả sản xuất với quy mơ lớn 153 an Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Nguyễn Tấn Dũng Hình 4.3 Sản phẩm mít sấy lạnh KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ - Kết luận Ở đề tài tính tốn thiết kế hệ thống sấy lạnh rau với suất tấn/mẻ với mục đích ứng dụng:  Thay hệ thống sấy lạnh nhập ngoại với giá thành cao  Hệ thống sấy lạnh rau đáp ứng yêu cầu công nghệ khắc khe: giữ màu sắc, mùi vị thành phần dinh dưỡng  Hệ thống sấy lạnh đạt hiệu sấy cao hơn, tiết kiệm lượng so với phương pháp sấy nóng giảm thiểu nhiễm mơi trường  Bên cạnh hệ thống sấy lạnh sử dụng để phục vụ cho việc nghiên cứu xác định chế độ công nghệ thực đề tài nghiên cứu khoa học Do thời gian có hạn trình độ hiểu biết hạn chế, cố gắng nhiều tính tốn thiết kế hệ thống sấy lạnh rau khơng tránh khỏi thiếu sót, vậy, kính mong q thầy, q bạn góp ý để đề tài hồn thiện 154 an Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Nguyễn Tấn Dũng Một lần em xin chân thành cảm ơn q thầy, khoa Cơng nghệ Hóa học Thực phẩm, đặc biệt thầy Nguyễn Tấn Dũng tận tình hướng dẫn em hồn thành đồ án - Kiến nghị Do thời gian thực đề tài ngắn nên nội dung nghiên cứu hạn hẹp Chúng xin đề nghị hướng nghiên cứu đề tài:  Cần có nghiên cứu tự động điều khiển hệ thống sấy máy tính để thuận lợi cho việc xác lập chế độ công nghệ loại sản phẩm  Nghiên cứu trình sấy lạnh kết hợp với sấy hồng ngoại để tăng hiệu trình sấy  Cần nghiên cứu lắp đặt thêm biến tần điều chỉnh vận tốc quạt gió để điều khiển chế độ sấy vận tốc khác để tìm chế độ sấy tối ưu 155 an Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Nguyễn Tấn Dũng TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Trần Đức Ba cộng (2007) Kỹ thuật lạnh đại cương Nhà Xuất Bản Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh, 425 trang [2] Hoàng Văn Chước (2006) Kỹ thuật sấy Nhà Xuất Bản Giáo dục, 220 trang [3] Nguyễn Tấn Dũng – Trịnh Văn Dũng (2009) Tự động điều khiển trình nhiệt lạnh Nhà Xuất Bản Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh, 442 trang [4] Nguyễn Tấn Dũng (2008) Báo cáo đề tài nghiên cứu khoa học cấp - Nghiên cứu tính tốn thiết kế, chế tạo hệ thống máy sấy thăng hoa với suất nhỏ phục vụ cho công nghệ chế biến thực phẩm cao cấp [5] Đinh Văn Hiền (2008) Máy lạnh Nhà Xuất Bản Bách khoa Hà Nội, 326 trang [6] Trần Thanh kỳ (2006) Máy lạnh Nhà Xuất Bản Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh, 625 trang [7] Nguyễn Đức Lợi (2011) Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh Nhà Xuất Bản Khoa học Kỹ thuật Hà Nội, 412 trang [8] Nguyễn Đức Lợi – Phạm Văn Tùy (2009) Máy thiết bị lạnh Nhà Xuất Bản Giáo dục Việt Nam, 290 trang [9] Nguyễn Văn Lụa (2006) Kỹ thuật sấy vật liệu Nhà Xuất Bản Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh, 252 trang [10] Tơn Nữ Minh Nguyệt (2009) Nguyên liệu công nghệ bảo quản sau thu hoạch Nhà Xuất Bản Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh, 580 trang 11] Trần Văn Phú (2009) Kỹ thuật sấy Nhà Xuất Bản Giáo dục, 268 trang [12] Trần Văn Phú (2004) Tính tốn thiết kế hệ thống sấy Nhà Xuất Bản Giáo dục [13] Trần Xoa – Nguyễn Trọng Khuông (2006) Sổ tay trình thiết bị cơng nghệ hóa chất Nhà Xuất Bản Khoa học Kỹ thuật Hà Nội, 634 trang 30 an Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Nguyễn Tấn Dũng Phụ lục 7: Đồ thị logP – h mơi chất R22 dùng tính tốn 31 an Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Nguyễn Tấn Dũng 32 an an ... trình sấy lạnh, vật liệu sấy, kết nghiên cứu ứng dụng công nghệ sấy lạnh thực tiễn - Phương pháp nghiên cứu tính tốn hệ thống sấy lạnh xi an - Tính tốn thiết kế hệ thống sấy lạnh rau với suất 2tấn/ mẻ. .. - Khẳng định tính ưu việt sản phẩm sấy lạnh so với công nghệ sấy nhiệt độ cao - Nghiên cứu tính tốn thiết kế hệ thống sấy lạnh rau với suất 2tấn/ mẻ - Điều khiển tự động hệ thống sấy 3- Nội dung... sấy gỗ 27 1.6.3 Máy sấy bơm nhiệt 28 CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 30 2. 1 Sơ đồ tính tốn thiết kế hệ thống sấy lạnh .30 2. 2 Thứ tự thiết kế hệ thống sấy lạnh 30 2. 3