Đang tải... (xem toàn văn)
1. Tên đề tài “Thiết kế hệ thống thiết bị sấy phun để sấy cà phê hòa tan với năng suất 1400kg sản phẩmgiờ” 2. Các số liệu ban đầu Năng suất sản phẩm: 1400kgh Độ ẩm ban đầu: w1 =30% Độ ẩm cuối cùng: w2 = 3% 3. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán Nhiệm vụ thiết kế Mục lục Lời mở đầu Phần 1. Tổng quan Phần 2. Tính cân bằng vật chất và năng lượng Phần 3. Tính toán thiết bị chính Phần 4. Tính cân bằng nhiệt lượng Phần 5. Tính toán và chọn thiết bị phụ trợ Kết luận Tài liệu tham khảo 4. Bản vẽ 1 bản vẽ thiết bị chính, khổ A3 1 bản vẽ thiết bị chính, khổ A1 5. Ngày giao nhiệm vụ: 28022018 6. Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 20052018 7. Ngày bảo vệ: 25052018 Thông qua bộ môn GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Ngày tháng năm 2018 (Ký, ghi rõ họ tên) TRƯỞNG BỘ MÔN (Ký, ghi rõ họ tên) Th.S Nguyễn Quốc Sinh MỤC LỤC ĐẶT VẤN ĐỀ 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU SẤY 1.1 Giới thiệu về nguyên liệu sấy 2 1.2 Nguồn gốc và phân loại 3 1.3 Cấu tạo, thành phần hóa học của hạt cà phê 5 1.4. Nguyên liệu phụ 8 CHƯƠNG 2:TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH SẤY 9 2.1. Khái niệm về sấy 9 2.2. Các phương pháp sấy 10 2.3. Thiết bị sấy phun 11 2.4. Các yếu tố chính ảnh hưởng đến quá trình sấy phun 17 CHƯƠNG 3:QUY TRÌNH SẢN XUẤT CÀ PHÊ HÒA TAN 18 3.1. Thuyết minh quy trình sản xuất 19 3.2. Quy trình sấy phun bột cà phê hòa tan 21 3.3. Các biến đổi của nguyên liệu trong quá trình sấy 22 CHƯƠNG 4:TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤ CỦA QUÁ TRÌNH 23 4.1. Các thông số ban đầu 23 4.1.1. Các ký hiệu 23 4.1.2 Thông số ban đầu 23 4.2. Cân bằng vật chất 24 4.3. Các thông số của không khí 25 CHƯƠNG 5:TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH 29 5.1. Chọn đĩa phun 29 5.2. Tính thiết bị chính 29 5.2.1. Đường kính trung bình của hạt cà phê sau khi phun 29 5.2.2. Xác định đường kính thiết bị 29 5.2.3. Tiết diện buồng sấy 30 5.2.4. Chiều cao của thiết bị sấy 30 5.2.5. Xác định thời gian sấy 31 5.2.6. Thể tích buồng sấy 32 5.3. Tính bền cho thiết bị chính 32 5.3.1. Thân thiết bị 32 5.3.2. Đáy và nắp thiết bị 34 CHƯƠNG 6:TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG 35 6.1. Tính cân bằng nhiệt lượng 35 6.2. Tổn thất nhiệt ở tháp sấy. 36 6.2.1. Tính hệ số cấp nhiệt tổng quát từ trong đến thành thiết bị 36 6.2.2 Tính hệ số cấp nhiệt của tường đến môi trường xung quanh 37 6.3. Tính toán quá trình sấy thực tế 40 6.4. Xác định các thông số của tác nhân sấy trong quá trình sấy thực 41 CHƯƠNG 7:TÍNH CÁC THIẾT BỊ PHỤ TRỢ 45 7.1. Tính calorifer cấp nhiệt 45 7.1.1. Tính bề mặt truyền nhiệt 45 7.1.2. Tính hệ số cấp nhiệt 48 7.1.3. Tính bề mặt truyền nhiệt 50 7.1.4. Tính các ống truyền nhiệt và kích thước calorifer 50 7.2. Tính và chọn xylon 51 7.3. Tính trở lực và chọn quạt 53 7.3.1. Trở lực từ quạt đến calorifer 53 7.3.2. Trở lực trong calorifer 54 7.3.3. Trở lực từ calorifer đến buồng sấy 54 7.3.4. Trở lực trong thiết bị sấy 56 7.3.5. Trở lực của đường ống dẫn khí từ phòng sấy đến xyclon 56 7.3.6. Trở lực của xyclon 57 7.3.7. Trở lực đoạn ống từ xyclon đến quạt hút 57 7.3.8. Trở lực đột mở, đột mở từ đường ống vào phòng sấy 58 7.3.9. Tổng trở lực cả hệ thống 59 7.4. Tính và chọn quạt 59 7.4.1. Giới thiệu về quạt 59 7.4.2. Quạt đẩy đặt trước calorifer 59 7.4.3. Quạt hút đặt sau cyclone: 60 7.5. Tính và chọn bơm 61 7.6. Tính công suất động cơ của đĩa phun 62 KẾT LUẬN 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO 64
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM KHOA: CƠ KHÍ-CÔNG NGHỆ CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Đợc lập – Tự – Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN THIẾT BỊ Họ và tên: NGUYỄN THỊ MINH RỐT Lớp : CNTP50A Ngành : Công Nghệ Thực Phẩm Tên đề tài “Thiết kế hệ thống thiết bị sấy phun để sấy cà phê hòa tan với suất 1400kg sản phẩm/giờ” Các số liệu ban đầu - Năng suất sản phẩm: 1400kg/h - Độ ẩm ban đầu: w1 =30% - Độ ẩm cuối cùng: w2 = 3% Nội dung các phần thuyết minh và tính toán - Nhiệm vụ thiết kế - Mục lục - Lời mở đầu - Phần Tổng quan - Phần Tính cân vật chất lượng - Phần Tính toán thiết bị chính - Phần Tính cân nhiệt lượng - Phần Tính toán chọn thiết bị phụ trợ - Kết luận - Tài liệu tham khảo Bản vẽ - bản vẽ thiết bị chính, khổ A3 - bản vẽ thiết bị chính, khổ A1 Ngày giao nhiệm vụ: 28/02/2018 Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 20/05/2018 Ngày bảo vệ: 25/05/2018 Thơng qua bợ mơn Ngày tháng năm 2018 TRƯỞNG BỢ MÔN GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên) Th.S Nguyễn Quốc Sinh MỤC LỤC ĐẶT VẤN ĐỀ CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU SẤY 1.1 Giới thiệu nguyên liệu sấy 1.2 Nguồn gốc phân loại 1.3 Cấu tạo, thành phần hóa học hạt cà phê 1.4 Nguyên liệu phụ CHƯƠNG 2:TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH SẤY 2.1 Khái niệm sấy .9 2.2 Các phương pháp sấy 10 2.3 Thiết bị sấy phun 11 2.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình sấy phun 17 CHƯƠNG 3:QUY TRÌNH SẢN XUẤT CÀ PHÊ HỊA TAN 18 3.1 Thuyết minh quy trình sản xuất 19 3.2 Quy trình sấy phun bột cà phê hòa tan 21 3.3 Các biến đổi nguyên liệu q trình sấy .22 CHƯƠNG 4:TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤ CỦA QUÁ TRÌNH .23 4.1 Các thông số ban đầu .23 4.1.1 Các ký hiệu 23 4.1.2 Thông số ban đầu .23 4.2 Cân vật chất 24 4.3 Các thơng số khơng khí 25 CHƯƠNG 5:TÍNH TỐN THIẾT BỊ CHÍNH 29 5.1 Chọn đĩa phun 29 5.2 Tính thiết bị 29 5.2.1 Đường kính trung bình hạt cà phê sau phun .29 5.2.2 Xác định đường kính thiết bị 29 5.2.3 Tiết diện buồng sấy 30 5.2.4 Chiều cao thiết bị sấy 30 5.2.5 Xác định thời gian sấy .31 5.2.6 Thể tích buồng sấy 32 5.3 Tính bền cho thiết bị 32 5.3.1 Thân thiết bị .32 5.3.2 Đáy nắp thiết bị 34 CHƯƠNG 6:TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG 35 6.1 Tính cân nhiệt lượng 35 6.2 Tổn thất nhiệt tháp sấy .36 6.2.1 Tính hệ số cấp nhiệt tổng quát từ đến thành thiết bị .36 6.2.2 Tính hệ số cấp nhiệt tường đến môi trường xung quanh 37 6.3 Tính tốn q trình sấy thực tế 40 6.4 Xác định thơng số tác nhân sấy q trình sấy thực 41 CHƯƠNG 7:TÍNH CÁC THIẾT BỊ PHỤ TRỢ 45 7.1 Tính calorifer cấp nhiệt 45 7.1.1 Tính bề mặt truyền nhiệt 45 7.1.2 Tính hệ số cấp nhiệt 48 7.1.3 Tính bề mặt truyền nhiệt 50 7.1.4 Tính các ống truyền nhiệt và kích thước calorifer 50 7.2 Tính chọn xylon 51 7.3 Tính trở lực chọn quạt 53 7.3.1 Trở lực từ quạt đến calorifer 53 7.3.2 Trở lực calorifer .54 7.3.3 Trở lực từ calorifer đến buồng sấy 54 7.3.4 Trở lực thiết bị sấy 56 7.3.5 Trở lực đường ống dẫn khí từ phịng sấy đến xyclon .56 7.3.6 Trở lực xyclon 57 7.3.7 Trở lực đoạn ống từ xyclon đến quạt hút 57 7.3.8 Trở lực đột mở, đột mở từ đường ống vào phòng sấy .58 7.3.9 Tổng trở lực hệ thống 59 7.4 Tính chọn quạt 59 7.4.1 Giới thiệu quạt 59 7.4.2 Quạt đẩy đặt trước calorifer .59 7.4.3 Quạt hút đặt sau cyclone: 60 7.5 Tính chọn bơm 61 7.6 Tính cơng suất động đĩa phun 62 KẾT LUẬN 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO 64 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Sơ lược cà phê Bảng 1.2 Thành phần hóa học cà phê nhân (theo chất khô) Bảng 4.1 Bảng tổng kết cho tác nhân sấy 28 Bảng 4.2 Bảng tổng kết cho vật liệu sấy 28 Bảng 6.1: Tổng kết tính tốn cân nhiệt lượng 44 Bảng 7.1 Các kích thước xyclon đơn loại LIH-24 52 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Coffea arabica (cà phê chè) Hình 1.2 Coffea Robusta (cà phê vối) Hình 1.3 So sánh ba loại cà phê phổ biến Hình 1.4 Cấu tạo cà phê .5 Hình 2.1 Sơ đồ hệ thống sấy phun 11 Hình 2.2 Cơ cấu phun sương dạng đĩa quay áp lực cấu phun khí động 12 Hình 2.3 Kết cấu đĩa quay áp lực .13 Hình 2.4 Kết cấu vịi phun khí động 13 Hình 2.5 Buồng sấy 15 Hình 2.6 Hệ thống thu hồi sản phẩm 16 Hình 3.1 Sơ đồ quy trình cơng nghệ sản xuất bột cà phê hòa tan 18 Hình 4.1 Đồ thị log h-d cho trình sấy khơng có khơng khí hồi lưu 24 Hình 6.1 Bề mặt truyền nhiệt tổng quát 39 Hình 7.1: Xyclon .51 ĐẶT VẤN ĐỀ Trong sống hối thời đại công nghiệp với áp lực căng thẳng công việc khiến người ta cảm thấy áp lực mệt mỏi Những lúc tách cà phê hương thơm hòa quyện làm ta tỉnh táo để giải vấn đề cách nhanh chóng “ Cà phê khiến ta mạnh mẽ, điềm đạm thơng thái” (Trích Jonathan Wift) Tuy nhiên, việc pha cà phê phin khiến ta mang tâm lý chờ đợi lâu phát triển ưu việt cà phê hòa tan đánh tan nỗi lo thời gian, thuận lợi việc vận chuyển, bảo quản sử dụng Cà phê loại công nghiệp lâu đời liên tục phát triển ngày Đây loại thức uống ưa chuộng giới mang lại giá trị kinh tế cao cho người nơng dân, diện tích cà phê ngày mở rộng dẫn đến sản lượng cà phê ngày tăng, chất lượng ngày đảm bảo, để giữ phẩm chất tốt hạt cà phê trình chế biến, hạn chế tối thiểu mát chất dinh dưỡng, việc lựa chọn dây chuyền công nghệ mà cụ thể thiết bị quy trình vơ quan trọng Sấy phun thiết bị sử dụng phổ biến quy trình tạo cà phê hồ tan từ cà phê nhân thay cho trình sấy lạnh, sấy thăng hoa khơng cịn mẻ đem lại chất lượng sản phẩm cao, giữ lại mùi, hương vị đặc trưng cà phê Vì lý trên, em chọn đề tài đồ án: “Thiết kế hệ thống sấy phun để sản xuất bột cà phê hòa tan với suất 1400 kg nguyên liệu/h” CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU SẤY 1.1 Giới thiệu nguyên liệu sấy Cà phê thuộc: - Giới (Kingdom) - Plantae (Thực vật) - Ngành (Division) - Magnoliophyta - Lớp (Class) - Magnoliopsida - Bộ (Ordo) - Gentianales - Họ (Familia) - Rubiaceae - Chi (Genus) - Coffea - Loài (Species) + Coffea arabica - cà phê chè (Arabica) + Coffea benghalensis - cà phê Bengal + Coffea canephora - cà phê vối (Robusta) + Coffea congensis - cà phê Congo + Coffea dewevrei - cà phê Excelsa + Coffea excelsa - cà phê Liberia/cà phê mít + Coffea gallienii - khơng chứa caffein + Coffea bonnieri - không chứa caffein + Coffea mogeneti - không chứa caffein + Coffea liberica - cà phê Liberia/cà phê mít + Coffea stenophylla - cà phê Sierra Leon - + Coffea magnistipula Bảng 1.1: Sơ lược cà phê 1.2 Nguồn gốc phân loại Cây cà phê phát cách hàng ngàn năm, chúng thường mọc tán nhiều khu rừng thưa thuộc Châu Phi Tới năm 575 sau Công nguyên đưa trồng hóa, đến ngày có lồi cà phê thương mại thực nhập nội tới nhiều nước giới là: - Lồi Coffea arabica (cà phê chè): Hình 1.1 Coffea arabica (cà phê chè) Có nguồn gốc từ Ethiopya hai vùng lân cận cao nguyên Buma thuộc Sudan phía bắc Kenya, gồm chủng như: Typica, Bourbon, Moka, Catuai, Caturra, Catimor… Đây cà phê trồng lâu đời tiêu thụ nhiều giới thơm ngon, dịu Hàm lượng caffeine hạt trung bình 1,3%, thuộc dạng bụi, thân cao 3-4m, cành đối xứng, mềm rủ xuống, mọc đối xứng, hình trứng dài, đầu dài, đầu nhọn, rìa quăn màu xanh đậm, cà phê thuộc dạng thịt, hình trứng, chín có màu đỏ tươi (chủng Caturra amrello cho quản màu vàng), hạt cà phê hình trịn dẹt, có màu xanh xám xám xanh, xanh lục, xanh cốm, tùy theo giống điều kiện bảo quản chế biến, cà phê Arabica có đặc tính tự thụ phấn - Lồi Coffea canephora Pierre (cà phê vối): Hình 1.2 Coffea Robusta (cà phê vối) Có nguồn gốc từ số nước thuộc Tây Trung Phi, cà phê vối có hàm lượng caffein trung bình hạt 1,5 - 3% (cao loại cà phê) Cây có nhiều thân, thân cao khoảng 8-12m, có hình trứng hình lưỡi mác, mũi nhọn, phiến gợn sóng, hình trịn hình trứng, núm nhỏ Trên có nhiều gân dọc, chín có màu đỏ hồng, kích thước hạt nhỏ hạt cà phê Arabica, hạt có dạng hình trịn, dày, màu xanh bạc, xanh lục xanh nâu tùy chuẩn loại cách chế biến, không tự thụ phấn - Lồi Coffea liberica Bull (cà phê mít, dâu da): Hình 1.3 So sánh ba loại cà phê phổ biến ... vị đặc trưng cà phê Vì lý trên, em chọn đề tài đồ án: ? ?Thiết kế hệ thống sấy phun để sản xuất bột cà phê hòa tan với suất 1400 kg nguyên liệu/h” CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU SẤY 1.1 Giới... tróc hết ra, cà phê mít thơm, có vị chua - Trong cơng nghiệp sản xuất cà phê hịa tan, cà phê nhân thường sử dụng cà phê Robusta lý sau: Hàm lượng chất khơ hịa tan cà phê Robusta cao cà phê Arabica,... arabica (cà phê chè) Hình 1.2 Coffea Robusta (cà phê vối) Hình 1.3 So sánh ba loại cà phê phổ biến Hình 1.4 Cấu tạo cà phê .5 Hình 2.1 Sơ đồ hệ thống sấy phun