Đồ án đề tài tính toán thiết kế hệ thống sấy thăng hoa thanh long với năng suất 800 kgmẻ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC VÀ THỰC PHẨM 🙠🙠🙠🙠🙠 ĐỒ ÁN MƠN HỌC Q TRÌNH VÀ THIẾT BỊ TRONG CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM ĐỀ TÀI TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY THĂNG HOA THANH LONG VỚI NĂNG SUẤT 800 KG/MẺ Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Tấn Dũng Sinh viên thực hiện: Họ Tên MSSV Kiều Mai Ngọc Hân 19116080 Đỗ Thị Tuyết Trinh 19116140 TP Hồ Chí Minh, Học kì I, năm 2022-2023 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC Họ tên sinh viên: Kiều Mai Ngọc Hân Đỗ Thị Tuyết Trinh MSSV:19116080 MSSV:19116140 Ngành: Công nghệ thực phẩm Tên đề tài: “Tính tốn thiết kế hệ thống sấy thăng hoa long với suất 800 kg/mẻ” Nhiệm vụ đề tài: - Tìm hiểu tổng quan thiết bị sấy thăng hoa - Tìm hiểu sở lý thuyết trình sấy thăng hoa - Xác định thơng số cho q trình sấy thăng hoa - Tính tốn, thiết kế, đưa vẽ kỹ thuật cho hệ thống sấy thăng hoa Ngày giao nhiệm vụ đề tài: 06/09/2022 Ngày hoàn thành đề tài: TP.Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2022 Giảng viên hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) LỜI CẢM ƠN ĐÁNH GIÁ CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN TP.Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2022 Giảng viên hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) ĐÁNH GIÁ CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN TP.Hồ Chí Minh, ngày … tháng năm 2022 Giảng viên phản biện (Ký ghi rõ họ tên) MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH DANH MỤC BẢNG LỜI NĨI ĐẦU mơ hình phức tạp phương pháp sấy thơng thường khác phương thức hoạt động chủ uếu điểu chỉnh bới tác động vật lý Phần lớn thông số đầu vào mô hình dễ dàng ước tính thí nghiệm đơn giản Và cuối cùng, mơ hình quy trình khơng chun sâu mặt tính tốn dễ dàng giải cách sử dụng máy tính cá nhân tiêu chuẩn Kỹ thuật sấy thăng hoa mang loại luồng gió khoa học kỹ thuật mang nhiều lợi ích cho nước Điều giúp ngành thực phẩm nâng cao giá trị nhiều mặt nói riêng ngành khác nói chung - Mục tiêu đồ án Tìm hiểu biết kết quá, thành tựu nghiên cứu ứng dụng hệ thống sấy thăng hoa Hiểu thêm biến đổi tính chất hóa lý long sau sấy thăng hoa, từ khẳng định tối ưu kỹ thuật sấy thăng hoa nguyên liệu dễ biến đổi tính chất Nghiên cứu tính tốn thiết kế hệ thống sấy thăng hoa long với suất 800 kg/mẻ - Giới hạn nghiên cứu đồ án Trình bày tổng quan sở khoa học sản phẩm long, trình sấy thăng hoa, kết nghiên cứu ứng dụng hệ thống sấy nhiều lĩnh vực, đặc biệt ngành thực phẩm Trình bày phương pháp nghiên cứu tính tốn quy hoạch mặt xây dựng, đối tượng, sơ đồ nghiên cứu, Tính tốn thiết kế hệ thống sấy thăng hoa long với suất 800kg/mẻ - Ý nghĩa khoa học Nghiên cứu tính tốn thiết kế hệ thống sấy thăng hoa long sở khoa học để phát triển xây dựng hệ thống thiết bị sấy thăng hoa thực phẩm dễ bị biến đổi tính chất Khẳng định ý nghĩa lớn lao đóng góp khoa học kỹ thuật vào đời sống người - Ý nghĩa thực tiễn Ứng dụng rộng rãi sản phẩm từ công nghệ sấy thăng hoa, công nghệ tiên tiến Sấy thăng hoa long tạo sản phẩm với nhiều ưu điểm: giữ tính chất hóa lý (màu sắc, dinh dưỡng, mùi vị, ) tốt, đống thời kéo dài thời gian bảo quản Thanh long sấy thăng hoa có lợi ích lớn việc giúp đáp ứng nhu cầu người sử dụng người nông dân giải nạn giải cứu long xảy năm Việt Nam Bên cạnh đó, sinh viên nghiên cứu tính tốn thiết kế đề tài “ Tính tốn thiết kế hệ thống sấy thăng hoa long với suất 800kg/mẻ” tăng khả tìm kiếm, thu thập chon lọc thơng tin Sinh viên cịn tăng thêm nhiều kiến thức kỹ làm việc khác CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Cơ sở khoa học sấy thăng hoa 1.1.1 Khái niệm Sấy thăng hoa, gọi đơng khơ, q trình loại bỏ nước khỏi sản phẩm cách đóng băng sau làm băng chìm thành Thăng hoa tượng vật lý nước đá rắn chuyển trực tiếp thành mà không cần chuyển qua trạng thái lỏng Sấy thăng hoa trình tách nước khỏi sản phẩm từ thể rắn (lạnh đông) sang thể điều kiện nhiệt độ thấp áp suất, điểm ba thể O(0,00980C; 4,58mmHg), xác nhiệt độ điểm kết tinh ẩm sản phẩm (Tkt < 00C), áp suất 4,58 mmHg (Nguyễn, 2017) Điều giúp bảo vệ vật liệu khỏi bị thành phần quan trọng chống lại phản ứng hóa học có liên quan đến việc rút nước đóng băng dạng lỏng Q trình sấy thăng hoa xảy tự nhiên thông qua tác động kết hợp hệ thống sưởi lượng mặt trời, gió khơ lạnh bầu khí khắc nghiệt vùng miền núi Những điều kiện tự nhiên sử dụng để sản xuất cá 'kho' đông khô Na Uy sản phẩm khoai tây khô gọi chuno Peru Sấy thăng hoa sử dụng theo cách đặc biệt lồi sóc đỏ Bắc Mỹ vốn biết đến rải mẩu thức ăn góc vào đầu mùa đơng, làm khơ nguồn cung cấp thức ăn chúng 1.1.2 Các trình chuyển pha nước 1.1.3 Bản chất trình sấy Quá trình tách ẩm phương pháp sấy thăng hoa Có giai đoạn xảy q trình sấy thăng hoa: Giai đoạn sơ cấp: Trước làm đơng lạnh, cần có số chuẩn bị định tùy thuộc vào sản phẩm đề cập Ví dụ, cắt lát, cắt hạt lựu băm nhỏ làm thay đổi diện tích bề mặt sản phẩm từ sản phẩm tiến hành sấy khơ, chần sản phẩm làm thay đổi mối liên hệ thích hợp enzym nó, nấu ăn làm giảm lượng nước tự liên kết sản phẩm Các chế phẩm có xu hướng tăng cường truyền nhiệt sản phẩm giai đoạn sấy định đến thời gian chất lượng sản phẩm Hàm lượng nước thực phẩm bao gồm nước tự nước liên kết với protein Khi thực phẩm đóng băng, phần lớn nước tự bị đóng băng dùng lần làm đá để thăng hoa Tỷ lệ dùng lần khác sản phẩm, xác định nhiệt độ cuối đạt sau đơng lạnh Nước cịn lại sản phẩm sau làm khơ thúc đẩy vi khuẩn làm thối rữa 1.1.4 Hệ thống thiết bị sấy thăng hoa Mỗi hệ thống sấy thăng hoa gồm có phân sau: + Buồng sấy thăng hoa buồng cấp đông sản phẩm (nếu hệ thống tự cấp đơng), suất lớn phải có hệ thống lạnh đông sản phẩm riêng + Hệ thống lạnh chạy cho buồng hóa đá & buồng cấp đơng sản phẩm + Hệ chân khơng kết nối với buồng hóa đá & buồng sấy + Hệ thống lường điều khiển trình sấy thăng hoa Để hệ thống sấy thăng hoa làm việc ổn định, đạt chất lượng tốt thương mại được, đòi hỏi nhà chế tạo phải tính tốn, thiết kế xác, từ diện tích bề mặt truyền nhiệt giai đoạn lạnh đông, giai đoạn sấy thăng hoa đến công suất thiết bị hệ thống Hình Sơ đồ nguyên lý hệ thống sấy thăng hoa DS-7 Do hệ thống sấy thăng hoa ln địi hỏi nhiệt độ mơi trường lạnh đơng sản phẩm từ -50oC đến -40oC, nhiệt độ mơi trường hóa đá -50 oC đến -40oC (Tuy nhiên, -50oC tốt) Vì thế, hệ thống lạnh phải dùng hai cấp trở lên, cịn cấp với mơi chất lạnh không đảm bảo thông số kỹ thuật (trừ trường hợp có mơi chất lạnh mới) Nguồn: Saythanghoa.com 1.2 Tình hình nghiên cứu nước hệ thống sấy thăng hoa Nguyen Tan Dzung., (2017) Study dynamics of the freeze drying process of royal Jelly in Viet Nam, Carpathian Journal of Food Science and Technology 2017, 9(3), 17-29 http://chimie-biologie.ubm.ro/carpathian_journal/Papers_9(3)/2.pdf : Nghiên cứu động lực q trình đơng khơ sữa ong chúa Việt nam nhằm xây dựng tính tốn mơ hình toán học truyền nhiệt khối lượng trình đơng khơ, nhằm xác định mối quan hệ hàm lượng nước lại sản phẩm sữa ong chúa thời gian q trình đơng khơ, W m= f(τ ¿ Kết thu được sử dụng để thiết lập phương thức cơng nghệ quy trình sấy thăng hoavsữa ong chúa Việt Nam động học thơng số q trình sấy thăng hoa sử dụng để tính tốn, thiết kế chế tạo hệ thống đơng khơ Việt Nam Ngồi ra, chúng sử dụng để thiết lập chế độ cơng nghệ quy trình sấy thăng hoa số thực phẩm có giá trị cao sữa ong chúa Việt Nam Nguyễn Tấn Dũng, Quá trình Thiết bị CNHH&TP, Kỹ thuật Công nghệ sấy thăng hoa, NXB ĐHQG Tp.HCM, 2016 https://sachweb.com/sach-truong-dai-hoc-su-pham-ky-thuat-tphcm-64/sachqua-trinh-va-thiet-bi-cong-nghe-hoa-hoc-va-thuc-pham-ky-thuat-va-cong-nghesay-thang-hoa-sach-chuyen-khao-e2210/ Nguyen Tan Dzung et,(2016) The Multi-objective Optimization by the Restricted Area Method to Determine the Technological Mode of Cold Drying Process of Carrot Product Research Journal of Applied Sciences, Engineering and Technology, 13(1): 64-74 http://www.maxwellsci.com/jp/mspabstract.php? jid=RJASET&doi=rjaset.13.2891 : Mục đích nghiên cứu tìm phương thức cơng nghệ q trình sấy thăng hoa sản phẩm cà rốt Các thí nghiệm thực theo kế hoạch thí nghiệm Kết thu xây dựng toán tối ưu đa mục tiêu để mô tả mối quan hệ hàm mục tiêu với yếu tố công nghệ (nhiệt độ ngưng tụ ẩm, nhiệt độ buồng sấy lạnh, vận tốc khơng khí (hoặc tác nhân sấy) thời gian sấy lạnh) trình sấy lạnh sản phẩm cà rốt Bằng phương pháp RAM (the Restricted Area Method), việc giải tốn tối ưu hóa đa mục tiêu tìm chế độ cơng nghệ q trình sấy lạnh sản phẩm cà rốt sau: nhiệt độ ngưng tụ ẩm Z1opt =15,62° C , nhiệt độ buồng sấy lạnh Z2opt =35,79 ° C , vận tốc khơng khí (hoặc tác nhân làm khơ) Z3opt =11,74 m/s thời gian trình sấy lạnh Z opt =16,05 h Tương ứng với yếu tố tối ưu này, hàm mục tiêu đạt giá trị nhỏ sản phẩm cuối cùng, bao gồm mức tiêu thụ lượng y 1RP =1,62 kWh/kg , hàm lượng nước lại y 2RP =4,52, khả chống bù nước y 3RP =6,43 (Correspondingly IR = 93,57%) tổng số β-caroten bên cà rốt y 4RP=4,45 Nguyen Tan Dzung et,(2016) The Multi-objective Optimization by the Utopian Point Method to Determine the Technological Mode of Infrared Radiation Drying Process of Jackfruit Product in Viet Nam Research Journal of Applied Sciences, Engineering and Technology, 13(1): 75-84 http://www.maxwellsci.com/jp/mspabstract.php? jid=RJASET&doi=rjaset.13.2892 Mục đích nghiên cứu xác định phương thức cơng nghệ sấy xạ hồng ngoại sản phẩm mít Quá trình sấy xạ hồng ngoại sản phẩm mít thực phương án thí nghiệm Kết thu xây dựng toán tối ưu đa mục tiêu trình sấy xạ hồng ngoại sản phẩm mít Bằng phương pháp the Utopian Point Method (UPM), giải toán tối ưu đa mục tiêu tìm phương thức cơng nghệ q trình sấy xạ hồng ngoại sản phẩm mít sau: nhiệt độ tối ưu buồng sấy xạ hồng ngoại 63,43 ° C, thời gian xạ hồng ngoại sấy sản phẩm mít 7,13h cường độ xạ hồng ngoại trình sấy 6,40kW / m.Tương ứng với yếu tố tối ưu này, lượng tiêu hao cho kg thành phẩm đạt giá trị nhỏ 1,38kWh / kg, hàm lượng nước cịn lại sản phẩm mít đạt giá trị nhỏ 5,13%, hao hụt cacbohydrat đạt giá trị nhỏ 7,72% 1.3 Tình hình nghiên cứu nước sấy thăng hoa Sấy thăng hoa phương pháp thích hợp để loại bỏ nước khỏi sản phẩm nhạy cảm với nhiệt Nó giúp sản phẩm đầu đạt chất lượng cao nhiệt độ, áp suất chi phí thấp so với phương pháp khử nước Quy trình ưu tiên để làm khô trái cây, rau quả, sản phẩm đóng gói chất chiết xuất Do tính khả thi hiệu nó, nhu cầu sử dụng sản phẩm sấy thăng hoa cho mức cao (Straits research, 2022) Các mặt hàng thực phẩm có yêu cầu kéo dài thời hạn sử dụng sử dụng ngành nghiên cứu vũ trụ, quốc phòng, du lịch, v.v Một mặt hàng đông khô sử dụng nhiều cà phê hịa tan Ngành dược phẩm sử dụng phương pháp đơng khô để bảo quản thuốc vacxin Virus, kháng thể, vi sinh vật bảo quản kỹ thuật phịng thí nghiệm để nghiên cứu thêm (Straits research, 2022) Ở quốc gia phát triển Ấn Độ, Trung Quốc Nhật Bản trải qua nhiều cải tiến sở hạ tầng phát triển công nghệ Việc mở rộng số lượng quán ăn, phòng nghiên cứu phòng khám làm tăng quan tâm thiết bị sấy thăng hoa Vì loại thiết bị hợp lý, bền với thời gian có giá trị, nên thúc đẩy tái cấu nhà hàng khắp quốc gia Ngành công nghiệp khách sạn chuyển sang thiết bị sấy đông lạnh để bảo quản thực phẩm hiệu Giống nước phát triển, kinh tế tiếp nhận mô hình sống Việc mở rộng việc sử dụng bữa ăn chế biến sẵn từ thực phẩm nấu sẵn, thành phố phát triển đời sống người tiêu dùng nhanh chóng, mở rộng thị trường thiết bị đông khô Nghiên cứu ngành công nghiệp dược phẩm bước tiến nhảy vọt việc nghiên cứu chất sống bệnh nhân mắc bệnh ung thư khác nhau, hệ thống miễn dịch, vấn đề di truyền, v.v Với quan tâm ngày tăng dược phẩm sinh học, yêu cầu giảm chi phí lắp ráp điều mà khơng cần suy nghĩ kỹ tính bảo mật, chất lượng tính đầy đủ mặt hàng Điều thúc đẩy nhu cầu phát triển thiết bị sấy đông lạnh vùng Từ 20 năm Italia có nhà máy đông khô thực phẩm cỡ lớn, trang bị chế biến đông khô loại nông sản thực phẩm loại đậu Cô-ve, đậu Hà Lan, súp lơ, cà chua, bắp cải, hành tây, tỏi, cam, quít, chuối, táo, lê, dâu tây loại súp thịt, súp cua, cá… loại thực phẩm đông khô Italia chiếm lĩnh nhiều thị trường miền trung, miền bắc châu Âu châu Mỹ Trang thiết bị cho đông khô ngày đại hóa Nhiều hãng chế tạo máy đơng khơ cơng nghiệp Usiroid (Pháp), Atlas (Đan Mạch), LeyboldHeraeus… với loại máy đông khô kiểu RAY, CONRAD, SM.H.15 đến SM.H.1501, SERAIL (dùng nhiệt ngưng tụ) YBC8… Ở Mỹ, Canada, Nhật, Trung Quốc có nhiều sở chế tạo máy đông khô loại Nhiều loại máy đông khô đời thập kỉ 80 trang bị đầy đủ thiết bị kiểm tra, điều chỉnh tự động điện tử vi điện tử đại 1.4 Nguyên liệu 1.4.1 Giới thiệu chung long Thanh long hay gọi pitaya số loài leo nhiệt đới khác thuộc chi Hylocereus, thuộc họ Cactacae Mặc dù pitaya có nguồn gốc từ khu vực nhiệt đới Bắc, Trung Nam Mỹ, trồng tồn giới lợi ích thương mại, khơng địi hỏi yêu cầu canh tác, tức khả chịu hạn cao, dễ thích nghi với cường độ ánh sáng nhiệt độ cao, phạm vi rộng phù hợp với độ mặn khác đất lợi ích sức khỏe người (Nobel La Barrera 2004; Nie cộng 2015; Crane cộng 2017; Mercado-Silva 2018) Nó trồng thương mại 20 quốc gia nhiệt đới cận nhiệt đới Bahamas, Bermuda, Indonesia, Colombia, Israel, Philippines, Myanmar, Malay sia, Mexico, Nicaragua, bắc Úc, ... đổi tính chất Nghiên cứu tính tốn thiết kế hệ thống sấy thăng hoa long với suất 800 kg/mẻ - Giới hạn nghiên cứu đồ án Trình bày tổng quan sở khoa học sản phẩm long, trình sấy thăng hoa, kết nghiên... long với suất 800kg/mẻ - Ý nghĩa khoa học Nghiên cứu tính tốn thiết kế hệ thống sấy thăng hoa long sở khoa học để phát triển xây dựng hệ thống thiết bị sấy thăng hoa thực phẩm dễ bị biến đổi tính. .. rữa 1.1.4 Hệ thống thiết bị sấy thăng hoa Mỗi hệ thống sấy thăng hoa gồm có phân sau: + Buồng sấy thăng hoa buồng cấp đông sản phẩm (nếu hệ thống tự cấp đông), suất lớn phải có hệ thống lạnh