Tính toán, thiết kế thiết bị sấy hồng ngoại nguyên liệu dứa năng suất 10kgmẻ đồ án tốt nghiệp đại học khoa công nghệ nhiệt lạnh

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HỒ CHÍ MINH KHOA CƠNG NGHỆ NHIỆT LẠNH ––o0o— KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC CHUN NGÀNH CƠNG NGHỆ NHIỆT-LẠNH TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ THIẾT BỊ SẤY HỒNG NGOẠI NGUYÊN LIỆU DỨA NĂNG SUẤT 10KG/MẺ GVHD: ThS Đoàn Thị Hồng Hải SVTH: Nguyễn Đình Hào 17047791 Nguyễn Hồng Phong Vũ 17042401 LỚP: ĐHNL13B Thành phố Hồ Chí Minh, Tháng năm 2021 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TPHCM Khoa Cơng nghệ Nhiệt Lạnh CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Họ tên: Nguyễn Đình Hào MSSV: Nguyễn Hồng Phong Vũ Ngành: Cơng nghệ kỹ thuật nhiệt Năm học: 17047791 17042401 2017 - 2021 Tên đề tài TÍNH TỐN, THIẾT KẾ THIẾT BỊ SẤY HỒNG NGOẠI NGUYÊN LIỆU DỨA NĂNG SUẤT 10KG/MẺ − − − − − I/ Thông tin thực đề tài: Tính tốn, thiết kế thiết bị sấy hồng ngoại ngun liệu dứa suất 10kg/mẻ II/ Nội dung đề tài: Tổng quan nguyên liệu Dứa phương pháp sấy hồng ngoại Việt Nam giới Tìm hiểu công nghệ sấy thực phẩm nước giới Tính tốn, thiết kế thiết bị sấy dứa hồng ngoại suất 10kg/mẻ Kết luận kiến nghị Bản vẽ thiết kế thiết bị sấy (bản vẽ AUTOCAD) III/ Ngày giao nhiệm vụ: 15/1/2021 IV/ Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 15/7/2021 Bộ môn Kỹ thuật Nhiệt ThS Phạm Quang Phú Giảng viên hướng dẫn ThS Đoàn Thị Hồng Hải NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN LỜI CẢM ƠN Chúng em xin chân thành cảm ơn quan tâm Ban Giám Hiệu nhà trường, giảng dạy tận tâm quý thầy cô Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh với tất thầy cô trường Đại Học Công Nghiệp Tp.HCM truyền đạt nhiều kiến thức kinh nghiệm sống cho chúng em suốt trình học tập Chúng em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Đồn Thị Hồng Hải hết lịng giúp đỡ, hướng dẫn tận tình, tạo điều kiện cho chúng em thực khóa luận giúp chúng em hồn thành tốt khóa luận tốt nghiệp giai đoạn vừa qua nâng cao vốn kiến thức thân Chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến quý Thầy/cô dành thời gian quý báu để nhận xét chấm điểm khóa luận tốt nghiệp Đây đóng góp quý giá cho em để hoàn thiện phát triển đề tài ngày tốt góp phần đưa vào ứng dụng thực tiễn sản xuất Trong trình tính tốn, thiết kế khóa luận chắn khơng tránh khỏi thiếu sót Chúng em mong nhận bảo tận tình thầy, để chúng em có thêm kiến thức bổ ích làm hành trang bước vào đời Tp Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng 07 năm 2021 Sinh viên thực Nguyễn Đình Hào Nguyễn Hồng Phong Vũ LỜI CAM KẾT Chúng xin cam đoan kết luận văn riêng chúng tơi, khơng có chép chưa công bố tài liệu tác giả khác Nhóm tác giả Nguyễn Đình Hào Nguyễn Hồng Phong Vũ TĨM TẮT Dứa loại trái ưa chuộng Việt Nam giá trị dinh dưỡng dứa có chứa nhiều khống chất, chất chống oxy hóa, lại kali, photpho cholesterol tốt cho người bị suy thận Và theo nghiên cứu dứa có chứa Enzim Bromelain chất chống di ung thư [25] Về giá trị cảm quan dứa như: màu sắc đẹp, có hương thơm, có vị chua kích thích vị giác, đặc biệt ăn tươi làm nguyên liệu cho sản phẩm chế biến trà dứa, dứa sấy, mứt dứa,…Hiện dứa chủ yếu tiêu thụ chủ yếu dạng sản phẩm tươi Để nâng cao giá trị xuất sản phẩm cần phải ứng dụng công nghệ làm sản phẩm có chất lượng tốt phục vụ xuất khẩu, thu lợi nhuận cao Đề tài nghiên cứu tính tốn thiết kế thiết bị sấy hồng ngoại để tạo phương pháp bảo quản tối ưu nhất, với mức chi phí đầu tư chi phí lượng thấp nhất, với độ ẩm sản phẩm đạt yêu cầu phục vụ cho xuất Sau thời gian nghiên cứu tính tốn thiết kế chúng em thiết kế máy sấy hồng ngoại nguyên liệu dứa với suất 10kg/mẻ, với thời gian sấy tiếng, nhiệt độ sấy 55oC, khối lượng sản phẩm sau sấy ước tính khoảng 1,539 kg/mẻ Mơ hình máy sấy hồng ngoại dự kiến làm tiền đề quan trọng cho việc nghiên cứu, ứng dụng vào quy trình cơng nghiệp để bảo quản loại thực phẩm, nơng sản có giá trị cao loại dược liệu quý,… MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU 11 DANH MỤC CÁC BẢNG 13 DANH MỤC CÁC HÌNH 13 LỜI MỞ ĐẦU 14 A Đặt vấn đề 14 B Mục đích đề tài 14 C Nhiệm vụ .15 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 15 Yêu cầu đề tài 15 Nội dung nghiên cứu 15 Ý nghĩa 15 D Bố cục đề tài 15 Chương 16 TỔNG QUAN 16 1.1 Nguyên liệu dứa: 16 1.1.1 Tên gọi tên khoa học: .16 1.1.2 Nguồn gốc phân bố, sinh trưởng phát triển: 16 1.1.3 Thành phần hóa học giá trị dinh dưỡng dứa 17 1.1.4 Các yếu tố tác động làm hư hỏng nguyên liệu 19 1.1.5 Phương pháp bảo quản dứa sau thu hoạch .20 1.1.6 Các sản phẩm từ dứa .20 1.1.7 Một số nghiên cứu nước quốc tế dứa 22 1.2 Phương pháp sấy xạ hồng ngoại 24 1.2.1 Đặc điểm xạ hồng ngoại 24 1.2.2 Sấy xạ hồng ngoại 25 1.2.3 Nguyên lí sấy khơ vật liệu ẩm xạ hồng ngoại 25 1.2.4 Nguồn phát xạ hồng ngoại .26 1.2.5 Công nghệ sấy hồng ngoại ưu nhược điểm 28 1.3 Những kết nghiên cứu sấy hồng ngoại 30 1.3.1 Các nghiên cứu nước 30 1.3.2 Các nghiên cứu nước 31 1.4 Các biến đổi trình sấy 32 1.4.1 Biến đổi vật lí 32 1.4.2 Biến đổi hố lí 32 1.4.3 Biến đổi sinh hoá 33 1.4.4 Biến đổi cảm quan 33 Chương 35 CƠ SỞ LÝ THUYẾT SẤY 35 2.1 Cơ sở khoa học sấy .35 2.1.1 Sấy vật liệu ẩm 35 2.1.2 Các phương pháp sấy 35 2.2 Tác nhân sấy 38 2.3 Vật liệu ẩm dạng liên kết nước với vật liệu ẩm .38 2.3.1 Độ ẩm tương đối 38 2.3.2 Độ ẩm tuyệt đối 38 2.3.3 Nồng độ ẩm 39 2.3.4 Độ ẩm cân 39 2.3.5 Liên kết ẩm vật liệu .39 2.4 Tính tốn nhiệt 40 2.5 Động học trình sấy 43 2.5.1 Đường cong sấy đường cong nhiệt độ .43 2.5.2 Đường cong tốc độ sấy 45 Chương 46 TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ THIẾT BỊ SẤY HỒNG NGOẠI 46 3.1 Sơ đồ cấu tạo thiết bị sấy hồng ngoại 46 3.2 Số liệu thiết kế ban đầu .47 3.3 Tính tốn thiết kế không gian sấy .48 3.4 Tính nhiệt tải cho thiết bị sấy 49 3.4.1 Xác định nhiệt dung riêng chất khô dứa 49 3.4.2 Tính nhiệt đốt nóng bay ẩm 49 3.4.3 Tính nhiệt đốt nóng lượng nước khơng bay cịn lại sản phẩm 50 3.4.4 Tính nhiệt đốt nóng lượng chất khơ sản phẩm 50 3.4.5 Tính tổn thất qua khay chứa vật liệu 50 3.4.6 Tổn thất nhiệt môi trường 51 3.5 Công suất cần thiết đèn hồng ngoại 56 3.6 Tính kiểm tra .57 3.6.1 Về vật liệu sấy 57 3.6.2 Về nguồn phát hồng ngoại (bóng đèn) 58 3.7 Mơ hình bố trí thiết bị máy sấy 59 3.8 Sơ đồ mạch điều khiển 60 3.8.1 Thiết bị chức 60 3.8.2 Sơ đồ mạch điều khiển nguyên lý hoạt động 61 3.9 Hình chiếu bố trí thiết bị buồng sấy 63 Chương 64 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 64 4.1 Kết luận .64 4.2 Kiến Nghị 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO 65 Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh Gr = g.1.ts L13  12 9,81.0,00305.55.1,083 = = 6,083.109 −6 (18, 46.10 ) Khóa luận tốt nghiệp đại học (3.23) Tiêu chuẩn Rayleigh (Ra) Ra = Gr.Pr = 6,083.109.0,697 = 4,24.109 (3.24) Tra theo trạng thái chuyển động Gr.Pr với Ra = 4,24.10 > 2.10 suy trạng thái chảy rối nên C= 0,135 n= 1/3 Tiêu chuẩn Nusselt (Nu): Nu = C.(Gr.Pr)n = 0,135.(4,24.109)1/3 = 218,502 (3.25) Hệ số tỏa nhiệt α1: Nu.1 218,502.0,02865 (3.26) 1 = = = 5,796 W/m2K L1 1,08 Hệ số tỏa nhiệt (α2) bên buồng sấy: với tf= 25oC tra phụ lục [23] tiến hành nội suy ta thơng số khơng khí •  = 1,185 kg/m3 • Cp2 = 1,005 kJ/kg •  = 15,53.10-6 m2/s • 2 = 0,0263 W/m.K • Pr = 0,702 1 = 0,00336 (1/K) 2 = = t f + 273 25 + 273 L2= 1,08m Tiêu chuẩn Grashof (Gr): Gr = g. t f L23  22 9,81.0,00336.25.1,083 = = 4,304.109 −6 (15,53.10 ) (3.27) Tiêu chuẩn Rayleigh (Ra) Ra = Gr.Pr = 4,304.109.0,702 = 3,02.109 (3.28) Tra theo trạng thái chuyển động Gr.Pr với Ra =3,02.109 > 2.107 suy trạng thái chảy rối nên C= 0,135 n= 1/3 Tiêu chuẩn Nusselt (Nu): Nu = C.(Gr.Pr)n = 0,135.(3,02.109)1/3 = 195,135 (3.29) Hệ số tỏa nhiệt α2: Nu.2 195,135.0,0263 (3.30) 2 = = = 4,752 W/m2K L2 1,08 Chương 3: Tính tốn thiết kế hệ thống sấy hồng ngoại Trang 52 Khóa luận tốt nghiệp đại học Khoa Cơng Nghệ Nhiệt Lạnh Mật độ dịng nhiệt truyền qua vách: ts − t f q= 1   + + + + 1 1 2 3 (3.31) 2 55 − 25 = 27,336 W/m2 −3 1,5.10 0,025 1,5.10 + + + + 5,796 16, 0,035 16, 4,752 Diện tích xung quanh buồng sấy: F = 2.D.H + 2.R.H + 2.D.R = 2.0,95.1,08 + 2.0,9.1,08 + 2.0,95.0,9 = 5,706 m2 Tổn thất dẫn nhiệt qua buồng sấy: Q51 = q.F.τ = 27,336.10-3.5,706.7.3600 = 3930,676 kJ (3.32) Dựa theo hệ định luật Fourier:    (3.33) tw = tw = tw1 − q.( + + ) 1 2 3 = −3 1,5.10−3 0,025 1,5.10−3 = 55 − 27,336.( + + ) = 35,469oC 16, 0,035 16, 3.4.6.2.Tổn thất nhiệt mặt bên buồng sấy Tổng diện tích bề mặt bên buồng sấy: F1 = 2.D.H + 2.R.H = 2.0,95.1,08 + 2.0,9.1,08 = 3,996 m2 (3.34) Nhiệt độ trung bình tính tốn: t +t 35, 469 + 25 = 30,23oC (3.35) tm = w f = 2 Dựa vào phụ lục [23] với tm = 30,23oC nội suy ta tra thông số không khí: •  = 1,164 kg/m3 • Cp = 1,005 kJ/kg •  = 16,022.10-6 m2/s •  = 0,0267 W/m.K • Pr = 0,7 1 = •= = 0,0033 (1/K) tm + 273 30, 23 + 273 • L = 1,08m Tiêu chuẩn Rayleigh: Ra = Gr.Pr = g. (tw − t f ).L3 2 Pr Chương 3: Tính tốn thiết kế hệ thống sấy hồng ngoại (3.36) Trang 53 Khóa luận tốt nghiệp đại học Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh 9,81.0,0033.(35, 469 − 25).1,083 = 0,7 = 11,64.108 (16,022.10−6 )2 Tiêu chuẩn Nusselt: Nu = 0,1.Ra1/3 = 0,1.(11,64.108)1/3 = 105,192 Hệ số tỏa nhiệt đối lưu: Nu. 105,192.0,0267 = = 2,6 W/m2K = L 1,08 Tổn thất nhiệt đối lưu môi trường: Q52dl =  F1.t. 2,6.3,996.(35, 469 − 25).7.3600 = 2740,972 kJ 1000 Tổn thất nhiệt xạ nhiệt môi trường: Q52bx =   F1.(Ts − T f ). (3.37) (3.38) (3.39) = −8 (3.40) 0,075.5,67.10 3,996.[(55 + 273) − (25 + 273) ].7.3600 = 1579,359 kJ 1000 Trong đó: -8 • σ : Hằng số Stefan – Boltzmann, σ = 5,67.10 W/m K • Ts: Nhiệt độ q trình sấy, K • Tf: Nhiệt độ mơi trường xung quanh, K • τ: Thời gian sấy, τ=7 • F1: Tổng diện tích bề mặt bên buồng sấy, m2 Tổng tổn thất nhiệt qua mặt bên: bx Q52 = Q52dl + Q52 = 2740,972 + 1579,359 = 4320,331 kJ (3.41) = 4 3.4.6.3 Tổn thất nhiệt mặt buồng sấy Diện tích mặt mặt buồng sấy giống nhau: F2 = D.R = 0,95.0,9 = 0,855 m2 Chu vi mặt mặt buồng sấy giống nhau: P = 2.(D + R) = 2.(0,95 + 0,9) = 3,7m Nhiệt độ trung bình tính tốn tm = 30,23oC thơng số tra theo nhiệt độ giống •  = 1,164 kg/m3 • Cp = 1,005 kJ/kg •  = 16,022.10-6 m2/s •  = 0,0267 W/m.K Chương 3: Tính tốn thiết kế hệ thống sấy hồng ngoại Trang 54 Khóa luận tốt nghiệp đại học Khoa Cơng Nghệ Nhiệt Lạnh • Pr = 0,7 • = 1 = = 0,0033 (1/K) tm + 273 30, 23 + 273 Kích thước xác định cho mặt: F 0,855 = 0,231m L' = = P 3,7 Với L’: Kích thước xác định cho mặt ( dưới), m Tiêu chuẩn Rayleigh cho mặt: Ra ' = Gr '.Pr = = g. (tw − t f ).L '3 2 Pr (3.43) 9,81.0,0033.(35, 469 − 25).(0, 231) 0,7 = 11,39.106 −6 (16,022.10 ) Trong đó: • Ra’: Tiêu chuẩn Rayleigh cho mặt ( dưới) • L’: Kích thước xác định cho mặt ( dưới), m Mặt trên: Tiêu chuẩn Nusselt mặt (Nu’): Nu ' = 0,1.Ra '1/3 = 0,1.(11,39.106)1/3 = 22,5 Hệ số tỏa nhiệt đối lưu mặt (α’): Nu '. 22,5.0,0267 '= = = 2,601 W/m2.K L' 0, 231 Trong đó: • Nu’: Tiêu chuẩn Nusselt mặt • L’: Kích thước xác định cho mặt ( dưới), m Tổn thất nhiệt đối lưu môi trường mặt trên: Q53dl =  '.F2 t. = (3.42) (3.44) (3.45) (3.46) 2,601.0,855.(35, 469 − 25).7.3600 = 586,695 kJ 1000 Trong đó: • α’: Hệ số tỏa nhiệt đối lưu mặt trên, W/m2.K • F2: Diện tích mặt buồng sấy, m2 Mặt dưới: Tiêu chuẩn Nusselt mặt (Nu”): Nu '' = 0, 27.Ra '1/4 = 0,27.(11,39.106)1/4= 15,685 Chương 3: Tính tốn thiết kế hệ thống sấy hồng ngoại (3.47) Trang 55 Khoa Cơng Nghệ Nhiệt Lạnh Khóa luận tốt nghiệp đại học Hệ số tỏa nhiệt đối lưu mặt (α”): Nu ''. 15,685.0,0267 = 1,813 W/m2.K  '' = = L' 0, 231 Trong đó: • Nu”: Tiêu chuẩn Nusselt mặt • L’: Kích thước xác định cho mặt ( dưới), m Tổn thất nhiệt đối lưu môi trường mặt dưới: dl Q '53 =  ''.F2 t. = (3.48) (3.49) 1,813.0,855.(35, 469 − 25).7.3600 = 408,949 kJ 1000 Trong đó: • α’: Hệ số tỏa nhiệt đối lưu mặt trên, W/m2.K • F2: Diện tích mặt buồng sấy, m2 dl • Q '52 Tổn thất nhiệt đối lưu môi trường mặt dưới, kJ Tổn thất nhiệt xạ nhiệt môi trường: Q53bx =   F2 (Ts − T f ). (3.50) 0,075.5,67.10−8.0,855.[(55 + 273)4 − (25 + 273) ].7.3600 = 337,926 kJ 1000 Trong đó: -8 • σ : Hằng số Stefan – Boltzmann, σ = 5,67.10 W/m K • Ts: Nhiệt độ tỏng trình sấy, K • Tf: Nhiệt độ mơi trường xung quanh, K • τ: Thời gian sấy, τ=7 • F2: Diện tích mặt buồng sấy, m2 Tổn thất nhiệt qua mặt mặt dưới: = dl bx Q53 = Q53dl + Q '53 + Q53 = 586,695 + 408,949 + 337,926 = 1333,57 kJ (3.51) Tổng tổn thất nhiệt môi trường: Q5 = Q51 + Q52 + Q53= 3930,676 + 4320,331 + 1333,57 = 9584,577 kJ (3.52) Tổng lượng nhiệt cần phải cấp cho trình sấy: Q = QCT + Q4 + Q5 = 26348,031 + 389,82 + 9584,577 = 36322,428 kJ (3.53) 3.5 Công suất cần thiết đèn hồng ngoại Dựa vào Zhongli Pan (2011) thấy hiệu suất đèn hồng ngoại nằm η = 88%, nên công suất cần thiết đèn hồng ngoại là: Chương 3: Tính tốn thiết kế hệ thống sấy hồng ngoại Trang 56 Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh Khóa luận tốt nghiệp đại học Q 36322, 428 = 1,638 kW (3.54) =   0,88.7.3600 Để đảm bảo dứa sấy khô đồng phân bố đèn trải ta chọn phân bố bóng đèn cho hàng, mà có tất năm hàng đèn nên tổng số bóng đèn cần thiết 20 bóng đèn Cơng suất bóng đèn: P 1,638 P1bong = = = 0,0819 kW (3.55) 20 20 Chọn công suất cho bóng đèn 0,1 kW = 100W 3.6 Tính kiểm tra 3.6.1 Về vật liệu sấy ❖ Kích thước: Kích thước trung bình từ lát dứa ngẫu nhiên, xem cát lát dứa hình trịn với đường kính Ddứa = 8cm = 0,08m P= Hình 3.4 Kích thước trung bình lát dứa ❖ Diện tích bề mặt chiếm chỗ lát dứa: Vì lát dứa có dạng hình trịn Ddứa = 0,08m suy Rdứa = 0,04m, dứa dày δdứa = 1cm = 0,01m f = 2π.Rdứa δdứa + 2.π.(Rdứa)2 = 2π.0,04.0,01 + 2π.(0,04)2 = 0,0126 m2 (3.45) ❖ Khối lượng trung bình lát dứa: Như từ thử nghiệm mẫu với 18 lát dứa chiếm 0,125m2 chiếm khối lượng 600g = 0,6kg nên khối lượng trung bình lát: Chương 3: Tính tốn thiết kế hệ thống sấy hồng ngoại Trang 57 Khoa Cơng Nghệ Nhiệt Lạnh Khóa luận tốt nghiệp đại học 0, = 0,0333 kg 18 ❖ Tổng số lát dứa cần thiết với khối lượng đầu vào G1 = 10kg: G 10 n= = = 300 lát dứa m 0,0333 m= ❖ Tổng diện tích bề mặt lát dứa: (3.46) F = n f = 0,0126.300 = 3,78m2 ❖ Nhiệt lượng cần cung cấp để trì nhiệt độ vật liệu trình sấy: QVL =   F (Ts − T f ). (3.47) −8 4 0,85.5,67.10 3,78.[(55+273) − (25 + 273) ].7.3600 = = 16931,867kJ 1000 Trong đó: α: Hệ số hấp thụ vật liệu, α = 0,85 σ: Hệ số Stefan – Boltzmann, σ = 5,67.10-8 W/m2K4 F: Diện tích bề mặt, F = 3,78m2 Như cho thấy Qvl < QCT nên đảm bảo cung cấp đủ nhiệt lượng cho trình sấy ❖ Tổng nhiệt lượng cần thiết cho trình sấy: Q’ = QVL + Q4 +Q5 = 16931,867 + 389,82 + 9584,557 = 26906,224 kJ (3.48) Vì với thiết kế ban đầu nhiệt lượng bóng đèn cung cấp Q = 36322,428 kJ > Q’ = 26906,224 kJ Nên đảm bảo cung cấp đủ nhiệt cho trình sấy 3.6.2 Về nguồn phát hồng ngoại (bóng đèn) − Thơng số bóng đèn loại Philip mã R95E có thơng số sau: − Công suất đèn: 100W − Ổ cắm: E27 − Hiệu suất nhiệt: 92% (Trong phần thiết kế chọn η = 88%) − Bước sóng: 0,78 – 1,4mm − Đường kính bầu bóng: 95mm − Chiều dài tối đa: 130mm − Màu đỏ − Góc chiếu sáng: 360o − Khối lượng: 53,5g ❖ Tổng công suất điện: P = 20.0,1 = kW Chương 3: Tính tốn thiết kế hệ thống sấy hồng ngoại Trang 58 Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh Khóa luận tốt nghiệp đại học ❖ Tổng nhiệt lượng phát ra: Qđèn = η.P.τ = 0,88.2.7.3600 = 44352 kJ Tổng lượng nhiệt bóng đèn phát lớn tổng nhiệt lượng cần thiết trình sấy Do cần bố trí thêm bóng đèn để đảm bảo mật độ dòng nhiệt phân bố Nên trình sấy cần xem xét điều chỉnh cơng suất bóng đèn Mật độ dịng nhiệt:I= 6,4 kW/m2 [17] Tổng diện tích chứa vật liệu khay: F = 2,1 m2 Thời gian để nhiệt độ vật liệu đạt đến nhiệt độ sấy 55oC o = Qden 44352 = = 0,131h = 7,86 phut I  F  3600 6, 4.2,1.7.3600 (3.49) 3.7 Mơ hình bố trí thiết bị máy sấy Theo thơng số đèn sấy có góc chiếu 360o Mỗi hàng đèn gồm có bóng đèn có cách bố trí đặt ra: Cách 1: Bố trí đèn theo cạnh buồng sấy Hình 3.5 Bố trí đèn theo cạnh buồng sấy Khi bố trí theo cách cự ly đèn gần khơng thể tối ưu hết góc chiếu đèn Làm cho vật liệu khô không đồng Vật liệu tập trung khơ nhanh vật liệu xếp góc khay sấy Hơn bố trí theo cách hàng bóng đèn lắp lên vị trí cửa buồng sấy, khó khăn lúc đưa khay sấy vào lấy khay sấy Cách 2: Bố trí đèn theo góc buồng sấy Chương 3: Tính tốn thiết kế hệ thống sấy hồng ngoại Trang 59 Khoa Cơng Nghệ Nhiệt Lạnh Khóa luận tốt nghiệp đại học Hình 3.6 Bố trí đèn theo góc buồng sấy Khi bố trí theo cách khoảng cách đèn đưa xa Từ góc chiếu đèn tối ưu phân bố đồng Đèn bố trí cố định khung máy sấy nên việc thao tác mở cửa buồng trình sấy khơng ảnh hưởng nhiều đến việc sấy Thao tác đưa vào lấy thuận tiện ❖ Kết luận: Vì chúng em định bố trí đèn sấy theo cách để góc chiếu tối ưu trình sấy thuận tiện 3.8 Sơ đồ mạch điều khiển 3.8.1 Thiết bị chức − CB: Đóng ngắt mạch − Nút nhấn ON, OFF: Khởi động dừng máy − Contactor (M): Có chức trì mạch điện − Timer DH48S (T1): Cài đặt thời gian sấy − Timer T21 (T2): Cài đặt khoảng thời gian chuông reo hết thời gian sấy − Chuông: Khi hết thời gian cài đặt chng kêu lên − Bộ điều khiển nhiệt độ CKC CH702: Cài đặt nhiệt độ sấy, đảm bảo buồng sấy ln trì nhiệt độ ổn định suốt trình sấy Thiết bị cảm biến nhiệt độ lắp trực tiếp buồng sấy, gồm cảm biến lắp phía khung đỡ khay sấy Chương 3: Tính tốn thiết kế hệ thống sấy hồng ngoại Trang 60 Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh Khóa luận tốt nghiệp đại học Hình 3.7 Bộ điều khiển nhiệt độ CKC CH702 − Dimmer: Bộ điều chỉnh cơng suất chiếu sáng bóng đèn hồng ngoại − Rơle bán dẫn dạng rắn SSR: Khi kết nối với điều khiển nhiệt độ CKC CH702 có dạng ngõ đóng mở tiếp điểm (chân 7,8,9) điện áp để đóng mở cho SSR (chân ,6) sử dụng ngõ dạng SSR đóng ngắt liên tục SSR làm việc bền Contactor Hình 3.8 Rơle bán dẫn dạng rắn (SSR) − Bóng đèn sấy hồng ngoại công suất 100W: Phát tia hồng ngoại để sấy khô vật liệu 3.8.2 Sơ đồ mạch điều khiển nguyên lý hoạt động ❖ Sơ đồ mạch điều khiển Chương 3: Tính tốn thiết kế hệ thống sấy hồng ngoại Trang 61 Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh Khóa luận tốt nghiệp đại học Hình 3.9 Sơ đồ mạch điều khiển ❖ Nguyên lý hoạt động: - Đóng CB cấp điện, ấn nút ON để khởi động máy Lúc mạch điện kín dịng điện qua contactor làm cho tiếp điểm thường mở đóng lại giúp trì mạch hoạt động liên tục Cài đặt thời gian sấy Timer T1, cài đặt nhiệt độ sấy thiết bị điều chỉnh nhiệt độ CKC, cài đặt chuông reo Timer T2 dừng máy Điều chỉnh độ sáng 20 bóng đèn hồng ngoại Dimmer (mỗi Dimmer điều chỉnh hàng đèn) để thực trình sấy Khi nhiệt độ buồng sấy cao vượt nhiệt độ cài đặt SSR làm nhiệt vụ ngắt mạch sáng đèn Khi nhiệt độ hạ xuống SSR đóng lại đèn tiếp tục sáng, lặp lặp lại hết thời gian sấy cài đặt Khi hết thời gian sấy, tiếp điểm thường mở đóng chậm T1 đóng lại lúc chuông báo reo, hết thời gian Timer T2 tiếp điểm thường đóng mở chậm hở ra, lúc mạch bị hở nên máy sấy dừng lại Nút nhấn OFF dùng để tắt máy sấy khẩn cấp cần thiết Chương 3: Tính tốn thiết kế hệ thống sấy hồng ngoại Trang 62 Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh Khóa luận tốt nghiệp đại học 3.9 Hình chiếu bố trí thiết bị buồng sấy Hình 3.10 Hình chiếu bố trí thiết bị buồng sấy ❖ Tổng kết Bảng 3.2 Các kích thước số liệu máy sấy Chiều rộng buồng sấy 900 (mm) Chiều dài buồng sấy 950 (mm) Chiều cao buồng sấy 1080 (mm) Chiều rộng khay sấy 700 (mm) Chiều dài khay sấy 750 (mm) Bề dày khung khay sấy 20 (mm) Số lượng bóng đèn 20 bóng bóng cơng suất 100W Chương 3: Tính tốn thiết kế hệ thống sấy hồng ngoại Trang 63 Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh Khóa luận tốt nghiệp đại học Chương KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1 Kết luận Thiết bị sấy dứa hồng ngoại có cách vận hành đơn giản, với thiết kế nhỏ gọn phù hợp với suất nhỏ, thủ công giúp bảo quản nguyên liệu kéo dài thời gian sử dụng Sản phẩm sấy giữ độ bắt mắt, tổn hao mặt dinh dưỡng phù hợp với nhu cầu người tiêu dùng Thiết bị sấy hồng ngoại thiết kế với quy mơ suất nhỏ 10kg/mẻ sau q trình sấy lượng sản phẩm ước tính khoảng 1,539 kg/mẻ theo lý thuyết, sấy với nhiệt độ sấy 55oC Góp phần giải vấn đề bảo quản dứa sau thu hoạch vùng có lượng dứa lớn để đem xuất thị trường quốc tế Bài thiết kế nhóm em sử dụng nhiều nguồn tham khảo tài liệu khác nên q trình tính tốn số liệu khơng đồng dẫn đến sai lệch tính tốn Mong thầy góp ý để giúp nhóm em ngày hoàn thiện 4.2 Kiến Nghị Phương pháp sấy hồng ngoại đáp ứng nhu cầu bảo quản dứa sau thu hoạch Nhưng nhìn chung thời gian sấy cịn lâu (7 giờ) Vì cần phải nghiên cứu kết hợp sấy hồng ngoại với phương pháp sấy lạnh sấy chân không để rút ngắn thời gian sấy nâng cao chất lượng sản phẩm Chương 4: Kết luận kiến nghị Trang 64 Khoa Cơng Nghệ Nhiệt Lạnh Khóa luận tốt nghiệp đại học TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Vũ Kim Dung, Phan Thị Hòa, Nguyễn Thị Hồng Nhung, Nghiên cứu sản xuất nước ép dứa (Ananas comosus) - Bí đao (Benincasa hispida) đóng chai, Viện Cơng nghệ sinh học Lâm nghiệp, Trường Đại học Lâm nghiệp, 2020 [2] Phạm Thị Thanh Giang, Nghiên cứu sản phẩm dạng viên hòa tan sủi bọt từ trái dứa, Trường ĐH Kỹ Thuật Công Nghệ Tp.HCM, Khoa Công Nghệ Thực Phẩm, 2010 [3] Trần Võ Minh Tú, Nghiên cứu quy trình sản xuất Bromelain từ phế phẩm dứa, ĐH Quốc Gia TP.HCM, ĐH Bách Khoa TP.HCM, 2019 [4] L.A Ramallo, R.H Mascheroni, Quality evaluation of pineapple fruit during drying process, 2012 [5] Cỹneyt Tunỗkal, Salih Coşkun, , İbrahim Doymaz , Enes Ergun, Determination of Sliced Pineapple Drying Characteristics in A Closed Loop Heat Pump Assisted Drying System, 2018 [6] Alexandre DONNER, Characterization of the Drying Kinetics of Pineapple Slices and Improvement of a Drying Process in Uganda, 2016 [7] Sultana Anjuman Ara Khanom, Md Mashiar Rahman, M Burhan Uddin, Constructing a solar dryer for drying of pineapples, 2012 [8] López-Cerino Ignacio, López-Cruz Lorenzo Irineo, Nagle Marcus, Mahayothee Busarakorn, Müller Joachim, Thin layer drying of Pineapple, 2018 [9] Infrared drying, Infrared heating for food and agricultural processing (eds), CRC Press, page: 89-100, 2010 [10] Ayşe BİÇER Filiz KAR, “The Effect of Different Drying Methods-Temperatures on Drying Time and Vitamin C in Pineapple, Kiwi, and Avocado Fruits”, 2020 [11] Công nghệ sấy xạ hồng ngoại sản xuất, chế biến bảo quản thực phẩm Trung tâm Khuyến công Tư vấn phát triển cơng nghiệp Sóc Trăng, 2021 [12] Lê Văn Hồng, Sử dụng xạ hồng ngoại sấy bánh tráng, Trường ĐHBK Đà Nẵng, 2010 [13] Ngô Đăng Nghĩa, Một số kết nghiên cứu ứng dụng thiết bị sấy hồng ngoại kết hợp sấy lạnh để sấy mực ống lột da xuất khẩu, Trường ĐH Nha Trang, 2007 [14] Nguyễn Cơng Hiếu, Nghiên cứu sản xuất thịt bị khơ phương pháp sấy xạ hồng ngoại, ĐH Bách Khoa Hà Nội, 2011 [15] Nguyễn Văn Phúc, Trần Đại Tiến, Lê Như Chính, Nghiên cứu chế tạo thiết bị sấy thủy sản sử dụng gốm hồng ngoại kết hợp với đối lưu, 2018 [16] Nguyễn Tấn Dũng, Hệ thống sấy hồng ngoại thông minh DS.IR03, 2019 [17] Nguyễn Tấn Dũng, Đoàn Thị Hồng Hải, “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”, 2016 Tài liệu tham khảo Trang 65 Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh Khóa luận tốt nghiệp đại học [18] C.I.Nindo, Y.Kudo & E.Bekki, Test Model for Studying Sun Drying of Rough Rice Using Far-Infrared Radiation, 1995 [19] G.P.Sharma, R.C.Verma, P.B.Pathare, Thin-layer infrared radiation drying of onion slices, 2005 [20] Rui Wang, Wenbin Jiang, Shan Li, Hongbin Yang, Application research on infrared drying in silk re-reeling process, 2012 [21] Bùi Trung Thành, Lý thuyết, tính tốn, thiết kế hệ thống sấy, Trường ĐH Công Nghiệp TPHCM, 2009 [22] Trần Văn Phú, Kỹ thuật sấy, NXB Giáo Dục, 2008 [23] Trần Văn Phú, Tính tốn thiết kế hệ thống sấy, Nhà xuất giáo dục, 2002 [24] ASHRAE Handbook , Chapter thermal properties of foods, ASHRAE, 2006 [25] https://suckhoedoisong.vn [26] https://www.foodnk.com [27] https://www.vinabook.com [28] https://moit.gov.vn [29] http://soyte.hatinh.gov.vn [30] https://phuochy.vn Tài liệu tham khảo Trang 66