Môn đồ án kỹ thuật thực phẩm tên đề tài quá trình và thiết bị sấy khoai lang để sản xuất bột khoai lang năng suất 500 kg nguyên liệuh

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM -   BÁO CÁO ĐỀ TÀI MÔN ĐỒ ÁN KỸ THUẬT THỰC PHẨM Tên đề tài: QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ SẤY KHOAI LANG ĐỂ SẢN XUẤT BỘT KHOAI LANG NĂNG SUẤT 500 KG NGUYÊN LIỆU/H Nhóm SVTH: Nhóm 6D GVHD: Trần Thị Hằng Hà Nội, 5/2020 DANH SÁCH THÀNH VIÊN NHÓM 6D STT Họ tên MSV Lớp Đinh Thị Ngọc Oanh 636159 K63CNTPA Tăng Nam Phương 636165 K63CNTPA Nguyễn Thúy Quỳnh 636166 K63CNTPA Văn Thị Mai Sang 636170 K63CNTPA Trần Thị Thanh Tâm 636554 K63CNTPA Đào Thị Quỳnh Trang 636188 K63CNTPA MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Tìm hiểu khoai lang .7 1.1.1 Khái niệm khoai lang .7 1.1.2 Thành phần hóa học khoai lang .9 1.2 Tìm hiểu bột khoai lang .11 1.2.1 Khái niệm bột khoai lang .11 1.2.2 Đặc điểm bột khoai lang .11 1.2.3 Thành phần hóa học, giá trị dinh dưỡng: 11 1.2.4 Ứng dụng .12 1.3 Quá trình sản xuất bột khoai lang phương pháp sấy đối lưu: 12 1.3.1 Các phương pháp sử dụng để sấy khoai lang(hay nông sản nói chung): 12 1.3.1.1 Khái niệm sấy đối lưu: 12 1.3.1.2 Khái niệm sấy thăng hoa: 13 1.3.1.3 Khái niệm sấy nước công nghiệp: 14 CHƯƠNG 2: QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT 15 2.1 Quy trình sản xuất 15 2.2 Thuyết minh quy trình 16 2.2.1 Xử lý, chọn lọc 16 2.2.2 Rửa 16 2.2.3 Gọt vỏ 17 2.2.4 Thái lát 19 2.2.5 Chần 19 2.2.6 Sấy .20 2.2.7 Nghiền vụn 22 2.2.8 Sàng .22 2.2.9 Đóng gói 24 CHƯƠNG 3: CÂN BẰNG VẬT CHẤT .27 Tính tốn thơng số tác nhân sấy (sấy lý thuyết) .32 32 Thơng số khơng khí ngồi trời (trước vào calorife) 32 Thơng số khơng khí sau thiết bị sấy (thơng số khơng khí thải ngồi, khơng khí hồi lưu lại buồng hịa trộn) 33 Thông số khơng khí sau buồng hịa trộn 35 Thông số khơng khí sau Calorife: 35 Lưu lượng không khí khơ lý thuyết lưu chuyển thiết bị sấy: .36 Lưu lượng không khí khơ lý thuyết ngồi trời cấp vào thiết bị sấy: 36 Chương 4: TÍNH TỐN THIẾT BỊ CHÍNH 38 Kích thước khay sấy .38 Kích thước xe gng 38 Kích thước hầm sấy: 39 Chương 5: TỔN THẤT NHIỆT 41 Tổn thất nhiệt vật liệu sấy mang đi: 41 Tổn thất nhiệt thiết bị truyền tải: 41 Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che (tính hầm sấy): 42 a Tổn thất qua tường bên: QT .44 b Tổn thất qua trần: QTR 44 c Tổn thất qua nền: QN 45 d Tổn thất qua cửa vào hầm sấy: QC .45 TÍNH TỐN QUA TRÌNH SẤY THỰC 46 Thơng số khơng khí sau Thiết bị sấy (thơng số khơng khí thải ngồi, khơng khí hồi lưu lại buồng hòa trộn) (2t): 46 Thơng số khơng khí sau buồng hịa trộn (Mt): .47 Thơng số khơng khí sau Calorife (đi vào thiết bị sấy)(1t) 47 Lưu lượng khơng khí khơ thực tế cần dùng 48 a Lượng khơng khí khơ thực tế lưu chuyển thiết bị sấy là: 48 b Lượng khơng khí khơ ngồi trời thực tế cấp vào cần thiết là: 48 Nhiệt lượng cần cung cấp cho tác nhân sấy từ Calorife: .48 Tài liệu tham khảo………………………………………… 52 DANH MỤC BẢNG Bảng 1: Thành phần hóa học khoai lang [1] Bảng 2: Thành phần đường củ khoai lang[1] Bảng 3:Hàm lượng số vitamin 100g khoai lang [1] 10 Bảng 4: Hàm lượng muối khoáng 100g khoai lang[1] 10 Bảng 5: Tỉ lệ hao hụt công đoạn sản xuất bột khoai lang 27 Bảng 6: Tổng hợp cân vật chất trình .31 Bảng 7: Cân nhiệt hệ thống sấy 50 DANH MỤC HÌNH Hình 1: Khoai lang vàng .8 Hình 2: Bột khoai lang tím 11 Hình 3: Ứng dụng bột khoai lang 12 Hình 4: Quy trình sản xuất bột khoai lang 15 Hình 5: Quy trình xử lý, chọn lọc khoai lang .16 Hình 6: Máy rửa khoai lang 17 Hình 7: Máy gọt vỏ khoai 18 Hình 8: Thiết bị thái lát khoai lang .19 Hình 9: Máy chần khoai lang 20 Hình 10: Sơ đồ hệ thống thiết bị sấy thăng hoa 21 Hình 11: Sơ đồ hệ thống sấy đối lưu 22 Hình 12: Máy nghiền bột khoai lang 22 Hình 13: Máy sàng bột khoai lang 23 Hình 14 Sơ đồ công nghệ giai đoạn sấy .26 Hình 15 Sơ đồ nguyên lý đồ thị I-d chế độ sấy hồi lưu phần 32 Hình 16 Sơ đồ công nghệ thông số tác nhân sấy lý thuyết 37 Hình 17 Số liệu sau xử lý excel 44 Hình 18 Sơ đồ cơng nghệ thông số tác nhân sấy thực 50 LỜI MỞ ĐẦU Hiện kinh tế thị trường Việt Nam ngày mở rộng Các loại mặt hàng trở lên phong phú đòi hỏi khả cạnh tranh mạnh lĩnh vực lương thực, thực phẩm Việt Nam nước có nông nghiệp lâu đời với loại trồng đa dạng, chất lượng với nguồn dinh dưỡng cao Đây tiềm thách thức công nghệ kĩ thuật bảo quản chế biến, đảm bảo giữ hàm lượng chất dinh dưỡng, kéo dài thời gian bảo quản giữ giá trị cảm quan thực phẩm Chính mà kỹ thuật chế biến bảo quản thực phẩm có xu hướng phát triển mạnh để đáp ứng nhu cầu vận chuyển xa nước đa quốc gia việc sử dụng đồ thức ăn nhanh tăng cao người Trong kỹ thuật bảo quản phương pháp sấy khô phương pháp áp dụng phổ biến hiệu nơng sản.Ở phương pháp sấy ta ln thấy có góp mặt loại trái cây,rau,củ,quả quen thuộc như: Nhãn sấy,nho sấy, chuối sấy,vải sấy,khoai tây,hành sấy khô….Tuy nhiên khoai lang sấy khô mặt hàng tiêu biểu quen thuộc thị trường.Sau trình tìm hiểu hướng dẫn giảng viên ,hôm nhóm em xin trình trình bày đồ án “Quy trình thiết bị sấy khoai lang để sản xuất bột khoai lang suất 500 kg nguyên liệu/h” CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Tìm hiểu khoai lang 1.1.1 Khái niệm khoai lang Khoai lang (tên khoa học gọi là: Ipomoea batatas) lồi nơng nghiệp thân thảo với rễ củ lớn, chứa nhiều tinh bột, có vị ngọt, nguồn cung cấp rau ăn củ quan trọng, sử dụng vai trò rau lẫn lương thực Các non thân non sử dụng loại rau Khoai lang có quan hệ họ hàng xa với khoai tây (Solanum tuberosum) có nguồn gốc Nam Mỹ quan hệ họ hàng xa với khoai mỡ (một số lồi chi Dioscorea) lồi có nguồn gốc từ châu Phi châu Á Khoai lang có nguồn gốc từ khu vực nhiệt đới châu Mỹ, người trồng cách 5.000 năm (TRUNG TÂM POTATO QUỐC TẾ, Trụ sở CIP Avenida La Molina 1895, La Molina Apartado 1558, Lima 12, Peru) Khoai lang có nhiều kích cỡ màu màu sắc khác nhaubao gồm:cam,trắng,tím,vàng Nó loại thực phẩm giàu vitamin chất khống, chất oxy hóa chất xơ Khoai lang chia làm nhiều loại sau + khoai lang trắng: loại to,vỏ trắng,ruột trắng vàng sẫm,nhiều bột + khoai lang nghệ,khoai lang bí: củ dài,vỏ đỏ,ruột vàng hay vàng tươi + khoai lang ngọc nữ( khoai lang tím) : vỏ tím, ruột tím + khoai lang vàng… *Chọn nguyên liệu: Khoai lang vàng Khoai lang vàng có lợi riêng Chẳng hạn chứa nhiều vitamin C ,trong 100g khoai lang vàng chứa tới 10.96 mg vitamin C với khối lượng khoai lang tím chứa 5.96 mg Khoai lang vàng - Nữ hoàng carotenoid Khoai lang vàng lại loại khoai mang hàm lượng đường cao vị cao Hầu hết khoai dùng để nướng khoai lang vàng Vì lý khoai lang vàng mang hàm lượng đường cao, nên khoai lang vàng nướng có vị không chứa nhiều tinh bột, không khơ cứng bóc mềm Bên cạnh đó, khoai lang vàng cịn có mùi thơm quyến rũ nướng Khoai lang vàng chứa lượng khổng lồ carotenoid, màu đậm hàm lượng chất cao Có giống khoai lang có hàm lượng carotene lên tới 46.1 mg/100 gram trọng lượng khô Beta - carotene chuyển đổi thành vitamin A thể người, đóng vai trị quan trọng việc ngăn ngừa thiếu vitamin A bảo vệ thị lực Alpha - carotene cịn có lợi ích cao việc phịng chống bệnh tim mạch ung thư Hình 1: Khoai lang vàng 1.1.2 Thành phần hóa học khoai lang Bảng 1: Thành phần hóa học khoai lang [1] Thành phần Hàm lượng(g/100) Nước 68,0 Protein 0,8 Lipid 0,2 Glucid 28,5 Cellulose( Xơ) 1,3 Tro 1,2  Glucid Tinh bột: Củ khoai lang có nhiều tinh bột,chiếm khoảng 60-70% chất khô Tinh bột khoai lang hạt có hình đa diện Tinh bột khoai lang thường chứa khoảng 17-24% so với trọng lượng củ Khi khoai chín, trọng lượng tinh bột hạt tinh bột tăng lên Tinh bột khoai lang chứa khoảng 13-23% amyloza 77-78% amylopectin Đường: Đường khoai lang chủ yếu glucose,fructose,saccharrose maltose Chúng biến động từ 5-10% trọng lượng khoai lang giống yếu tố ảnh hương lớn đến hàm lượng đường khoai lang, ngồi cịn thời gian bảo quản, thu hoạch Bảng 2: Thành phần đường củ khoai lang[1] Thành phần Hàm lượng(% tổng lượng đường) Saccharrose 5,16-10,95 Glucose 2,11-4,61 Maltose 1,59-6,85 Fructose 1.16-3,56 Chất xơ: Trong 100g khoai lang chất xơ chiếm khoảng 1,3g Xơ ăn gồm hợp chất pectin, cellulose, hemicelluloses, pectin khoai chiếm 0,23-0,37% so với trọng lượng củ Trong trình bảo quản lượng pectin giảm dần Protein Trong khoai lang, hàm lượng protein không cao, trung bình khoảng 5% chất khơ Tuy nhiên thành phần acid amin khoai cân đối, acid amin thay  Vitamin Các vitamin có mặt khoai lang C,A,B1,B2,PP, acidpentotenic.Trong khoai nghệ chứa nhiều carotenoid đến 44,6mg% Các vitamin tập trung nhiều vịng ngồi ruột, Vỏ phần trung tâm chứa vitamin Bảng 3:Hàm lượng số vitamin 100g khoai lang [1] Vitamin Hàm lượng(mg) Caroten 0,30 B1 0,05 B2 0,05 PP 0,60 C 23  Khoáng: Tỉ lệ khoáng Ca/P khoai lang tương đối hợp lí(34/49) Trong loại khoai lang có hàm lượng sắt cao, khoai lang có màu cam Bên cạnh chứa nhiều chất kẽm, khoai lang màu trắng màu cam Khoai lang cịn chứa chất vơi kali Bảng 4: Hàm lượng muối khoáng 100g khoai lang[1] Muối khoáng Hàm lượng(mg) 10 Chương 4: TÍNH TỐN THIẾT BỊ CHÍNH Kích thước khay sấy - Vật liệu chế tạo: Nhơm - Kích thước khay sấy: 850 x 1200 x 50 mm Ước lượng mkhay = 4kg/ khay Với kích thước này, chất vật liệu sấy (khoai lang tươi) lên bề mặt khay sau: - Mỗi miếng khoai có đường kính trung bình d= 50mm - Đổ khoai vào khay đến độ dày lớp vật liệu 40mm Giả sử độ rỗng khối vật liệu sấy khay 10% Có khối lượng riêng khoai lang ρ = 758 kg/m3 Khối lượng khoai lang khay sấy V= 0,85 1,2 0,4 0,9 578= 21,22 kg/khay Do vậy, với yêu cầu suất sấy G = 500 kg/h nên số khay cần chế tạo là: N= 24 h 500 kg = 566 khay 1h 19,98 kg /khay Kích thước xe goòng - Vật liệu: Thép CT3 Các chữ L 30 x 30 mm dày mm hàn lại với Các khay xếp tầng đặt cách 50 mm để đảm bảo lưu thơng tác nhân sấy (khơng khí nóng) dễ dàng, chân xe bố trí bánh xe để trượt ray lắp bên hầm sấy - Kích thước xe gng: dài x rộng x cao = 910 x 1260 x 1850 mm Chiều cao sàn xe 150 mm - Số khay xe: (50+50) k =Chiều cao xe – Chiều cao sàn xe => k= 17 (khay) Vậy có 17 khay - Khối lượng vật liệu sấy xe Gx = 21,22 kg/khay x 17 khay = 360,74 kg VLS/xe 38 - Số xe goòng cần thiết: G1 x Ʈ = 32,26 xe Gx  Cần 33 xe - Vật liệu thép CT3 có ρ t= 7850 kg/m3, Ct= 0.5 kJ/kgK Khung xe hàn 34 thép góc L dài 850 mm thép góc L dài 1830 mm thép chữ U kích thước 910x1200x130 mm Vậy khối lượng khung Mkhung= (34.2.0,85.0,03+4.2.0,03.1,83+0,91.1,2+2.0,91.0,13) 0,002 7850 = 54,98 kg/khung Mỗi xe goòng gồm bánh xe làm thép trịn đặc có bán kính r=20mm, chiều dày l= 50mm Khối lượng bánh xe mbx= 0,022 3,14 0,05 7850=1,97 kg Vậy khối lượng xe goong mx= mkhung + mbx= 56,95 kg/xe Kích thước hầm sấy: Hầm sấy xây dựng theo kích thước đảm bảo thuận lợi cho việc di chuyển xe goòng - Chiều rộng hầm sấy Bh: phụ thuộc vào chiều rộng xe gng Lấy dư phía mép trái mép phải xe khoảng 50 mm để xe di chuyển dọc theo hầm sấy dễ dàng, không kẹt với tường hầm sấy TNS qua VLS: Bh = Bx + 2.50 = 1360 mm [3] - Chiều cao hầm sấy Hh: định theo chiều cao xe khe hở đỉnh xe với trần hầm sấy: Hh = Hx + 150 = 2000 mm[3] - Chiều dài hầm sấy Lh: 39 Có thể bố trí hầm 10-15 xe Trường hợp chọn bố trí hầm 15 xe Do đó, số hầm sấy cần thiết Z bằng: Z= Tổng số xe 33 = = 2,2 [3] 15 15 Tuy nhiên, thực tế, để tiết kiệm chi phí tăng hiệu kinh tế sản xuất bố trí Z= hầm sấy hầm 16 xe hầm 17 xe Vậy chiều dài hầm sấy là: Lh = Tổng số xe x Lx + Lbs [3] Z Trong Lbs khoảng chiều dài bổ sung thêm để bố trí kênh dẫn thải TNS Trong hệ thống sấy bố trí kênh dẫn gió nóng (nhiệt độ 60 oC), kênh dẫn gió thải kênh dẫn gió hồi Thơng thường, TNS đưa vào hầm từ đỉnh hầm TNS thải lấy từ đỉnh hầm đầu bên Trong trường hợp lấy L bs = 1200 mm [3] Vậy chiều dài 01 hầm sấy là: Lh = 33 x 910 + x 1200 = 17420 mm = 17,42 m Trên hầm có bố trí ray để xe gng di chuyển tự dọc theo hầm sấy - Kích thước phủ bì hầm sấy: Chiều rộng phủ bì: B = Bh + x δ [3] Chiều cao phủ bì: H = Hh + δ + δ [3] Trong δ 1: chiều dày tường, δ = 250 mm δ 2: chiều dày lớp trần bê tông cốt thép nhẹ, δ = 150 mm δ 3: lớp cách nhiệt, δ = 100 mm Thay vào cơng thức, ta có B = 1860 mm = 1,86 m; H = 2230 mm = 2,25 m 40 Chương 5: Tổn thất nhiệt Khi vận hành làm việc hầm sấy tổn thất nhiệt HTS bao gồm tổn thất sau: - Tổn thất vật liệu sấy mang đi: QV [kJ/h ]; qV [kJ/kgẩm] - Tổn thất thiết bị truyền tải (khay sấy, xe goòng): QTBTT [kJ/h]; qTBTT[kJ/kg ẩm] - Tổn thất môi trường qua kết cấu bao che: QMT [kJ/h ]; qMT [kJ/kgẩm] Xét xác định tổn thất sau: Tổn thất nhiệt vật liệu sấy mang đi: Từ kinh nghiệm thực tiễn nhà chế tạo vận hành hệ thống sấy với vật liệu sấy (VLS) nông sản thực phẩm sản phẩm đầu khỏi thiết bị sấy có nhiệt độ thấp nhiệt độ tác nhân sấy vào từ – 10 oC Vì vậy, vật liệu sấy có nhiệt độ là: tv2 = 60-5=55oC Nhiệt độ VLS vào nhiệt độ môi trường: tv1 = 25oC Nhiệt dung riêng khoai lang khô Cvk = 1,41kJ / kg.K [3], với sản phẩm đầu khoai lang sấy khơ có độ ẩm W = 12%, nhiệt dung riêng khoai lang khỏi hầm sấy là: Cv2 = CVK + (Ca - CVK ).w2 = 1,41 + (4,18-1,41).0,12 = 1,74 kJ/kg.K (công thức 3.16, trang 29,[3])  Tổn thất nhiệt sản phẩm sấy mang là: qv = Qv G2 C v (t v – t v 1) 187,5.1,74.(55−25) = = 31,32 kJ/kgẩm W W 312,5 (công thức 7.15, trang 100, [3]) Tổn thất nhiệt thiết bị truyền tải: Ta có: QTBTT = QKh + Qx Với QKh Qx tổn thất khay sấy xe goòng mang [11] - Nhiệt độ khay sấy xe goòng vào hầm sấy lấy nhiệt độ môi trường: tKh1 = tx1 = t0 = 25oC - Nhiệt độ khay sấy xe goòng khỏi hầm sấy lấy gần nhiệt độ sấy: tKh2 = tx2 = t1 = 60oC - Tổn thất xe goòng mang Xe gịng làm thép CT3 có mx= 56,95 kg, Cx= 0,5 kJ/kgK 41 Số xe goong cần thiết nx= 33 xe Ta có: qx¿ nx mx Cx ( tx2−t ) 33 56,95 0,5.(60−25) [3] = =4,385 kJ/kg ẩm W t 312,5.24 - Tổn thất khay mang qk Khay làm nhôm có đục lỗ với mk=4kg, Ck=0,86 kJ/kgK nk= 926 khay Ta có : qk = nk mk Ck (tx 2−t 0) 566 0,86.(60−25) [3] = = 9,086 kJ/Kg ẩm Wt 312,5.24 - Tổn thất TBTT: qct= qx+qk= 4,385 + 9,086 = 13,471 kJ/kg ẩm Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che (tính hầm sấy): Tiết diện tự TNS nóng hầm là: Ftd = FH – Ftt Với: Ftt : tiết diện TBTT (4 góc L 30x30mm dài 1830mm , 17 khay sấy 850x1200x50mm ), F = 2.(0, 03 x 1, 83) + 17.(0, 05 x 1, 2) ≈ 1,13 m2 FH :là tiết diện hầm sấy =(Bh xHh )=(1360 x 2000), FH =1,36x 2=2,72 m2 Vì vậy, tiết diện tự là: Ftđ = 2, 72 - 1,13 = 1,59 m Chúng ta sử dụng hầm sấy, tiết diện tự Ftd = 1,59 x = 3,18 m2 Sau tính tốn q trình sấy lý thuyết ta xác định lưu lượng TNS qua hầm là: Vlt =31680,55 m3/h= 8,80 m3/s Tuy nhiên trình sấy thực lượng TNS phải lớn đề bù lại tổn thất Do tốc độ TNS tối thiểu hầm sấy là: v lt = V lt 8,80 = = 2,77 (m/s) F td 3,18 Ta giả thiết tốc độ TNS trình sấy thực v=¿3 m/s Tổn thất qua kết cấu bao che phụ thuộc vào kết cấu xây dựng hầm sấy bao gồm thành phần sau: - Tổn thất qua tường bên: QT - Tổn thất qua trần: QTR - Tổn thất qua nền: QN 42 - Tổn thất qua cửa vào hầm: QC Các tổn thất xác định qua dạng biểu thức sau: Q=F.K Δt (công thức 8.15, trang 137, [5] Δt = ttb – t0 Trong đó: ttb: Nhiệt độ trung bình TNS hầm (ttb = 49oC) to: Nhiệt độ môi trường, to = 25oC F: Diện tích bề mặt tính tổn thất tương ứng K: Hệ số trao đổi nhiệt, tính qua biểu thức k= + δi + ∑ λi α2 α1 (*) (công thức 8.3, trang 133, [5]) Vớiα , α 2: hệ số trao đổi nhiệt đối lưu TNS với bề mặt tường hầm sấy bề mặt tường hầm sấy với mơi trường tính theo cơng thức Với tác nhân sấy hầm có v = m/s nên: α = 6,15 + 4,17 v = 6,15 + 4,17 = 18,66 W/m2.K [3] α 2= 1,715 (tw2 – tf2)1/3 [3] Bằng phương pháp lặp giả thuyết trước nhiệt độ tường phía ngồi với mơi trường t w2 tính dịng nhiệt q2 truyền qua tường Từ ta tìm dịng nhiệt truyền từ hầm ngồi mơi trường q độ sai lệch khác khơng q 5% kết tính tốn chấp nhận Kiểm tra tính đắn giả thiết công thức: q = K (tk - to) (W/m2) q2=α (tw2 - to) (W/m2) [3] Với: tk nhiệt độ TNS hầm to nhiệt độ môi trường tw2 nhiệt độ mặt ngồi hầm ❑ Bước 1: Tính hệ số cấp nhiệt phía ngồi lớp bảo vệ α 2=1.715 ¿¿ - t f 2)1/3 [3] Bước 2: Tính hệ số truyền nhiệt K 43 Ta xem truyền qua vách phẳng K = α1 n +∑ i =1 δi + λi α Với bề dày tường bao 0,25 m, hệ số dẫn nhiệt tường bao 0,7 W/m2.k Bước 3: Tính sai số tương đối q so với q ε =¿ q 2−q∨ ¿ 100 % ¿ q Nếu |ε|≤5 % dừng kết luận Nếu |ε|>5 % quay bước chọn giá trị t w khác tính lại đến |ε| ≤ 5% [4] Hình 17 Số liệu sau xử lý excel Kết luận: Chọn tw2 = 33,5oC (độ sai lệch ε = 0,515% < 5%)  α 2=4,859 W/m2.K a Tổn thất qua tường bên: QT 02 tường bên có kích thước: FT = x (H x L) = 2x (2,25 x 17,42) ¿ 78,39 m2 Tường xây gạch dày δT = 250 mm, có hệ số dẫn nhiệt λ T = 0,77 W/m.K (tra bảng I.126, trang 128, [4]) Thay vào biểu thức (*) => kT = + 0,25 + ≈ 1,712 W/m2.K 18,66 0,77 4,859 Do đó: QT = FT.kT.(ttb – t0) = 78,39 x 1,712 x (49 – 25) = 3220,89 (W) b Tổn thất qua trần: QTR 44 Trần đổ bê tông cốt thép dày δ = 150 mm = 0,15m, bọc thêm lớp thủy tinh cách nhiệt có chiều dày δ2 = 100 mm = 0,1 m, với hệ số dẫn nhiệt trần bê tông λ1 = 1,55 W/m.K thủy tinh cách nhiệt λ = 0,06 W/m.K (tra bảng I.126, trang 128, [4]) Ta xác định kTR = 0,494 W/m2.K Tương tự ta tính FTR = B x L =1,86 x 17,42 = 32,40 m2 Do QTR = FTR.kTR.(ttb – t0) = 32,40 x 0,494 x (49-25) = 384,13 (W) c Tổn thất qua nền: QN Nền có FN = B x L = 1,86 x 17,44 =32,40 m2 Với nhiệt độ trung bình tác nhân sấy 49oC giả sử buồng sấy cách tường bao che phân xưởng mét Theo bảng 6.1, trang 74, [3], ta có qN = 33 (W/m2) Do đó: QN = FN.qN = 32,40 x 33 ≈ 1069,20 (W) d Tổn thất qua cửa vào hầm sấy: QC Ở phía đầu vào đầu hầm sấy có lắp cửa với kích thước 1360 x 1880 nên diện tích cửa FC =2.(1,36 x 1,88) ≈ 5,11 m2 Cửa làm thép dày δC = mm = 0,005 m, có hệ số dẫn nhiệt λ C = 0,5 W/m.K (tra bảng I.126, trang 128, [4]), ta xác định kC = 3,712 W/ m2.K Do đó: QC = FC.kC.(ttb – t0) = 5,11 x 3,712 x (49-25) = 455,24 (W) Như vậy, tổng tổn thất nhiệt hệ thống sấy qua kết cấu bao che : QMT = QT + QTR + QN + QC = 3220,89 + 384,13 + 1069,20 + 455,24 = 5129,46 (W) = 5129,46W x 3,6 kJ/h = 18466,06 kJ/h Chúng ta sử dụng hầm sấy cho trình sấy nên QMT = 36932,12 kJ/h Suy ra: qMT = QMT 36932,12 = = 118,18 (kJ/kgẩm) 312,5 w Vì vậy, tổng tất tổn thất hệ thống sấy là: Δ = Ca.t0 – qV −¿ qTBTT −¿ qMT (kJ/kgẩm) [11] Với Ca.t0: thành phần nhiệt vật lý thân tác nhân sấy đưa vào  Δ = 4,18 25 – 31,32 – 13,47 – 118,18 = -58,47 kJ/ kgẩm 45 Tính tốn q trình sấy thực Thơng số khơng khí sau Thiết bị sấy (thơng số khơng khí thải ngồi, khơng khí hồi lưu lại buồng hòa trộn) (2t): - Độ chứa sau q trình sấy thực tính qua: C pk (t 1−t 2) d o (r +C ph t 1−∆) + (r +C ph t 2)−∆ (1+ n ) (r +C ph t 2−∆) d2t = n (r +C ph t −∆) 1− (1+ n ) (r +C ph t 2−∆) (công thức 5.36, trang 65, [3]) ta có: r= 2500 kJ/kg; Cpk = 1,004 kJ/kg.K; Cph= 1,842 kJ/kg.K; n=1 r + Cph.t1 = 2500 + 1,842.60 = 2610,52 kJ / kg KKK (=i1) r + Cph.t2 = 2500 + 1,842.38 = 2570,00 kJ / kg KKK (=i2) Thay vào với: t1 = 60oC, t2 = 38oC; d = 0.0174 kgẩm/kgkkk ; n =1, ∆=¿ -58,47 kJ/ kgẩm Ta có C pk ( t 1−t 2) d2t = + d o ( r +C ph t 1−∆ ) ( r + C ph t 2) −∆ ( 1+ n ) ( r +C ph t 2−∆ ) = n ( r +C ph t 1−∆ ) 1− ( 1+n ) ( r +C ph t 2−∆ ) 1,004.( 60−38) 0,0174.[2610,52− (−58,47 ) ] + 2570,00−(−58,47) ( 1+1 ) [2570,00−(−58,47 ) ] [2610,52− (−58,47 ) ] 1− ( 1+1 ) [2570,00−(−58,47 ) ] =0,0350kgẩm /kgkkk - Entanpy khơng khí khỏi thiết bị sấy là: I2t = Cpk.t2 + d2t.(r + Cpa.t2) ( công thức 2.17, trang 15, [3]) = 1,004.38 + 0.0350.(2500 + 1,842.38) = 128,10 (kJ / kg kkk) - Phân áp suất bão hòa nước nhiệt độ t2 = 38oC là: [ pbh = exp 12− ] [ ] 4026,42 4026,42 =exp 12− =0,06575(bar) 235,5+t 235,5+38 (công thức 2.11, trang 14, [3]) - Độ ẩm tương đối khơng khí khỏi thiết bị sấy là: φ 2t = d t p❑ 0,0350 x 0,98 = = 0,795 = 79,5% p bh 2( 0,621+ d 2) 0,06575.(0,621+0,0350) (công thức 5.6, trang 56, [3]) 46 Như khơng khí khỏi thiết bị sấy (2t) có: t2t = 38oC, φ 2t =79,5 % , d2t = 0,0350 (kgẩm/kgkkk), I2t = 128,10 (kJ / kg kkk) Thơng số khơng khí sau buồng hịa trộn (Mt): Khơng khí sau buồng hịa trộn trạng thái điểm (Mt) có: - Độ chứa khơng khí sau buồng hòa trộn là: dMt = d o +n d t 0,0174+1 0,0350 = =0,0262 (kgẩm/kgkkk) 1+1 1+ n (công thức 5.31, trang 64, [3]) - Entanpy khơng khí sau buồng hịa trộn là: IMt = I o + n I t 69,4+1.128,10 = = 98,75 (kJ/kgkkk) (công thức 5.32, trang 65, [3]) 1+1 1+n - Nhiệt độ khơng khí sau buồng hịa trộn là: tMt = I Mt −d Mt r 98,75−0,0262.2500 = =31,6oC C pk +d Mt C ph 1,004+ 0,0262.1,842 - Phân áp suất bão hòa nước nhiệt độ tMt = 31,6oC là: [ pbhM =exp 12− ] [ ] 4026,42 4026,42 = exp 12− = 0,0462 bar 235,5+t M 235,5+31,6 (công thức 2.11, trang 14, [3]) - Độ ẩm tương đối khơng khí sau buồng hòa trộn là: φ Mt = d Mt p a 0,0262.0,98 = =0,859=85,9 % p bhM (0,621+ d Mt ) 0,0462 x (0,621+0,0262) Như khơng khí sau buồng hịa trộn (M) có: t Mt = 31,6oC; φ Mt = 85,9%; d Mt=0,0262 (kgẩm/kgkkk), IMt = 98,75 (kJ/kgkkk) Thơng số khơng khí sau Calorife (đi vào thiết bị sấy)(1t) - Độ chứa khơng khí sau Calorife là: d1t = dMt = 0,0262 (kgẩm/kgkkk) - Entanpy khơng khí sau buồng hịa trộn là: I1t = 1,004.t1 + d1t.(2500 + Cpa.t1) = 1,004.60 + 0,0262.(2500 + 1,842.60) =128,64 (kJ/kgkkk) 47 - Phân áp suất bão hòa nước nhiệt độ t1 = 60oC là: [ 4026,42 ] [ ] 4026,42 pbh1 =exp 12−235 ,5 +t = exp 12− = 0,197 bar 235,5+60 - Độ ẩm tương đối khơng khí sau buồng hịa trộn là: φ 1t = d1 t pa 0,0262 0,98 = =0,2014=20,14 % p bh1 (0,621+ d 1t ) 0,197.(0,621+0,0262) Như khơng khí vào thiết bị sấy (1t) có: t 1t = 60oC ; φ 1t = 20,14% ; d1t = 0,0262 (kgẩm/kgkkk); I1t = 128,64 (kJ/kgkkk) Lưu lượng khơng khí khơ thực tế cần dùng a Lượng khơng khí khơ thực tế lưu chuyển thiết bị sấy là: W 312,5 L = d −d = 0,0350−0,0262 =¿35511,36 (kgkkk/h) 2t 1t (công thức 5.17, trang 61, [3]) l= L = 113,64 (kgkkk/kg ẩm) W Với nhiệt độ trung bình dịng khí lưu chuyển thiết bị sấy là: ttb = 0,5.(60 +38) = 49oC => ρ tb=1,096 kgKKK/m3KKK (phụ lục 6, trang 258, [3]) Lưu lượng thể tích khơng khí lưu chuyển qua thiết bị sấy V= L 35511,36 = = 32400,88 m3/h ≈ 9,00 m3/s ρ tb 1,096 Do tốc độ TNS buồng sấy trình sấy thực là: v t= V 9,00 = = 2,83 m/s Ftd 3,18 Sai khác so với tốc độ giả thiết không nhiều (khoảng 5,67%) nên ta chấp nhận kết b Lượng khơng khí khơ ngồi trời thực tế cấp vào cần thiết là: l0 = l = 56,82 (kgkkk/kg ẩm) 1+n Lo = l0.W = 17756,25 (kgkkk/h) Với nhiệt độ của khơng khí ngồi trời to = 25oC => ρ = 1,184 kgKKK/m3KKK (Phụ lục 6, trang 258, [3]) Do lưu lượng thể tích khơng khí cấp vào cần thiết: 48 Vo = L 17756,25 = = 14996,83 m3/h ρ 1,184 Nhiệt lượng cần cung cấp cho tác nhân sấy từ Calorife: Nhiệt lượng cần cung cấp cho HTS (cung cấp qua Calorife khí – hơi) là: I 1t - IMt q= d 2t - d (công thức 5.35, trang 65, [3]) Mt = 128 ,64 - 98,75 = 3396,59 kJ/ kg ẩm 0,0350-0,0262  Q= W.q = 312,5 x 3396,59 = 1061434,38 kJ/h = 294,84 kW - Nhiệt lượng có ích q1: q1 = i2 – Ca tv1 = 2570,00 – 4,18 25 = 2465,5 kJ/ kg_ẩm [3] - Tổn thất nhiệt tác nhân sấy mang q2: q2 = L Cdx (do) (t2t –tMt) [3] W Cdx(do) = Cpk + Cpa = 1,004 + 1,842.0,0174 = 1,036 kJ/kg.K  q2 = 35511,36 x 1,036 x (38-31,6) = 753,45 kJ/kgẩm 312,5 - Tổng nhiệt lượng có ích tổn thất q’: q’ = q1 + q2 + qv1 + qTBTT + qMT = 2465,50 + 753,45 + 31,32 + 13,47 + 118,18= 3381,92 kJ/kgẩm Có thể thấy nhiệt lượng tiêu hao q, tổng nhiệt lượng có ích tổn thất q’ phải Tuy nhiên q trình tính tốn làm trịn sai số tính tốn tổn thất nên dẫn đến sai số định Ở có sai số tuyệt đối: ε= |q−q '| q = |3396,59−3381,92| 3396,59 = 0,00432 = 0,432% 49 Bảng 7: Cân nhiệt hệ thống sấy Giá trị STT Đại lượng Ký hiệu Nhiệt lượng có ích q1 2465,5 72,90 Tổn thất tác nhân sấy q2 753,45 22,28 Tổn thất vật liệu sấy qV 31,32 0,926 Tổn thất TBTT qTBTT 13,47 0,398 Tổn thất môi trường qMT 118,18 3,494 q’ 3381,92 100 q 3396,59 100 Tổng nhiệt lượng tính tốn Tổng nhiệt lượng tiêu hao Sai số tương đối [kJ/kgh] 𝝴 % 0,432 Nhận xét: Qua bảng cân nhiệt ta nhận thấy tổn thất chủ yếu tác nhân sấy mang (22,28%) Tổn thất nhiệt VLS mang chiếm 0,926%, tổn thất môi trường chiếm 3,494% thiết bị truyền tải 0,398% Tổng tổn thất tính phức tạp chiếm 4,818% Trong thực tế, tính tốn HTS hầm, lấy tổng tổn thất 10% [3] Hình 18 Sơ đồ cơng nghệ thông số tác nhân sấy thực 50 Tài liệu tham khảo Tài liệu tiếng Việt [1] Bộ Y tế 2014 Bảng thành phần thực phẩm Việt Nam Trang 31 [2] Lê Văn Việt Mẫn 2011 Công nghệ chế biến thực phẩm Nhà xuất Đại học Quốc gia Hồ Chí Minh [3] Trần Văn Phú 2008 Kỹ thuật Sấy Nhà xuất giáo dục [4] Nguyễn Bin 2006 Sổ tay q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật [5] Trần Như Khuyên 2015 Kỹ thuật nhiệt Học viện Nông nghiệp Việt Nam Tài liệu tiếng Anh [6] M.O.OKE - T.S.WORKNEH 2013 A review on sweet potato postharvest processing and preservation technology [7] FAO 2010 Making sweet potato chips and flour [8] Adeyeye – Samuel A – Akingbala John O 2015 Physico-Chemical and Functional Properties of Cookies Produced from Sweet potato- Maize Flour Blends [9] Vital Hagenimana – Constance Owori 2000 Process of producing sweetpotato flour Tài liệu Internet [10]TÌM HIỂU VỀ CÔNG NGHỆ SẤY ĐỐI LƯU https://noihoiviet.vn/tim-hieu-ve-cong-nghe-say-doi-luu-a128/ [11]Phân loại phương pháp sấy theo nhiều yếu tố công nghệ thực phẩm https://www.foodnk.com/phan-loai-cac-phuong-phap-say-theo-nhieu-yeu-trong-congnghe-thuc-pham.html - theo Foodnk- ngày 11/8/2016 [12]Phương pháp sấy nơng sản đại có đặc biệt http://phuctruonghai.vn/phuong-phap-say-nong-san-hien-dai/ - ngày 12/11/2019 [13] https://tailieu.vn/doc/tieu-luan-tim-hieu-ve-khoai-lang-va-qua-trinh-san-xuat-tinhbot-khoai-lang- 1970532.html 51 [14] Tìm hiểu quy trình sấy thăng hoa https://www.vinaorganic.com/tim-hieu-ve-quy-trinh-say-thang-hoa.html? fbclid=IwAR0VmZbsohBeGWiCPhro6K_Ko0NS_UsYNbHKWCglZ6b_xRelEUb2idoxiI [15]Cơng nghệ sấy nước-sấy thực phẩm-nông sản-http://softsupplier.com/congnghe-say-bang-hoi-nuoc/? fbclid=IwAR23juMsTz7VV2WF7eeUuZvHGzrs7D8ajPFJ4WjJEONqbVrGzvkecAcK_d w – ngày 30/8/2019 – theo softsupplier.com [16]Khoai lang vàng trắng tím loại tốt ngon nhất? https://www.dpfood.com.vn/khoai-lang-nao-tot-va-ngon-nhat? fbclid=IwAR0ZTQ8J-Qjd89jq1tOP0IKIZD525Qw1PbBMAL5HO9djTum7RicIR4yTLo 52 ... lang thực phẩm kéo dài tuổi thọ 1.2.4 Ứng dụng Làm thực phẩm: Bột khoai lang dùng làm ăn : bánh bột lọc khoai lang, khoai lang rán,bánh trung thu,bánh bao… Hình 3: Ứng dụng bột khoai lang 1.3 Quá. .. phần thịt dính vào thiết bị Tổn thất trình chần Lượng nước tách khỏi nguyên liệu Dính vào thiết bị Dính vào thiết bị Dính vào thiết bị 1 .Sấy Nguyên liệu m=50 0kg Độ ẩm 67% Chần Sản phẩm ra: Độ ẩm... khoai lang sấy khô mặt hàng tiêu biểu quen thuộc thị trường.Sau trình tìm hiểu hướng dẫn giảng viên ,hơm nhóm em xin trình trình bày đồ án “Quy trình thiết bị sấy khoai lang để sản xuất bột khoai